机电能量转换

如今，电能是应用最广泛的能量形式，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。由于大多数过程都需要将电能转换为机械能。同样，机械能也转换为电能。因此，这清楚地表明我们需要一种机制来将电能转换为机械能，并将机械能转换为电能，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。电动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，电能与机械能之间的转换都是通过电场或磁场介质进行的。然而，在大多数实际的机电能量转换装置中，磁场用作电气系统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（如电机和发电机）

• 增量运动装置（如电磁继电器、测量仪表、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的（或旋转的）磁场中时，导体会受到机械力。对于发电机，当导体在磁场中运动时，导体中会感应出电动势。尽管这两种电磁效应同时发生，但当能量在所有机电能量转换装置中从电能转换为机械能以及反之亦然时，这两种效应就会发生。

能量平衡方程

能量平衡方程是一个表达式，它显示了能量转换的完整过程。在机电能量转换装置中，总输入能量等于三个分量的总和：

• 耗散或损失的能量

• 储存的能量

• 有用的输出能量

因此，对于电动机，能量平衡方程可以写成：

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

其中：

• 电能输入是从主电源提供的电力。

• 储存的能量等于储存在磁场中的能量以及以势能和动能形式储存在机械系统中的能量之和。

• 耗散的能量等于电阻损耗、磁芯损耗（磁滞损耗+涡流损耗）和机械损耗（风损和摩擦损耗）之和。

对于发电机，能量平衡方程可以写成：

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

其中，机械能输入是从涡轮机、发动机等获得的机械能，用于旋转发电机的轴。