机电能量转换

如今，电能是最广泛使用的能源形式，用于执行多种工业、商业和家庭功能，例如抽水、风扇、冷却器、空调、制冷等。因为大多数过程都需要将电能转换为机械能。此外，机械能也转换为电能。因此，很明显我们需要一种将电能转换为机械能和将机械能转换为电能的机制，这种机制称为机电能量转换装置。

机电能量转换装置

因此，能够将电能转换为机械能或将机械能转换为电能的装置称为机电能量转换装置。发电机和电动机是机电能量转换装置的例子。

在任何机电能量转换装置中，电能与机械能的转换都是通过电场或磁场介质进行的。不过，在大多数实际的机电能量转换装置中，磁场被用作电气和机械系统之间的耦合介质。

机电能量转换装置可分为两类 −

• 大运动装置（如电动机和发电机）

• 增量运动装置（如电磁继电器、测量仪器、扬声器等）

将电能转换为机械能的装置称为电动机。将机械能转换为电能的装置称为发电机。

在电动机中，当载流导体置于变化（或旋转）的磁场中时，导体会受到机械力。对于发电机，当导体在磁场中移动时，导体中会产生 EMF。虽然这两种电磁效应是同时发生的，但在所有机电能量转换装置中，能量转换都是从电能转换为机械能，反之亦然。

能量平衡方程

能量平衡方程是一个显示能量转换完整过程的表达式。在机电能量转换装置中，总输入能量等于三个组件的总和 −

• 耗散或损失的能量

• 存储的能量

• 有用的输出能量

因此，对于电动机，能量平衡方程可以写成，

电能输入 = 耗散的能量 + 存储的能量 + 机械能输出

其中，

• 电能输入是从主电源提供的电力。

• 存储的能量等于以势能和动能形式存储在磁场和机械系统中的能量之和。

• 耗散的能量等于电阻中的能量损失、磁芯中的能量损失（磁滞损失 + 涡流损失）和机械损失（风阻和摩擦损失）。

对于发电机，能量平衡方程可以写成，

机械能输入 = 电能输出 + 存储的能量 + 耗散的能量

其中，机械能输入是从涡轮机、发动机等获得的用于转动发电机轴的机械能。