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活力。此外，机械能转化为电能。因此，这清楚地表明，我们需要一种将电能转换为机械能，并将机械能转换为电能的机制，这种机制被称为机电能量转换装置。

机电能量转换装置

因此，能够将电能转换成机械能或者将机械能转换成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，电能到机械能的转换以及反之亦然是通过电场或磁场介质进行的。然而，在大多数实用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种类型 -

  • 大运动设备（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）

将电能转化为机械能的装置称为电动机。将机械能转变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，导体中会感应出电动势。尽管在所有机电能量转换装置中，当能量从电能转换为机械能量时，这两种电磁效应同时发生，反之亦然。

能量平衡方程

能量平衡方程是表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分量的总和 -

  • 能量耗散或损失

  • 储存能量

  • 有用输出能量

因此，对于电动机，能量平衡方程可以写为：

Electrical energy input = Energy dissipated + Energy stored + Mechanical energy output

在哪里，

  • 电能输入是由主电源提供的电力。

  • 储存的能量等于磁场和机械系统中以势能和动能形式储存的能量之和。

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

对于发电机，能量平衡方程可以写为：

Mechanical energy input = Electrical energy output + Energy stored + Energy dissipated

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。