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旋轉電機(以下簡稱電機)是依靠電磁感應原理而運行的旋轉電磁機械，用于實現機械能和電能的相互轉換。發電機從機械系統吸收機械功率，向電系統輸出電功率；電動機從電系統吸收電功率，向機械系統輸出機械功率。

電機運行原理基于電磁感應定律和電磁力定律。電機進行能量轉換時，應具備能作相對運動的兩大部件：建立勵磁磁場的部件，感生電動勢并流過工作電流的被感應部件。這兩個部件中，靜止的稱為定子，作旋轉運動的稱為轉子。定、轉子之間有空氣隙，以便轉子旋轉。

電磁轉矩由氣隙中勵磁磁場與被感應部件中電流所建立的磁場相互作用產生。通過電磁轉矩的作用，發電機從機械系統吸收機械功率，電動機向機械系統輸出機械功率。建立上述兩個磁場的方式不同，形成不同種類的電機。例如兩個磁場均由直流電流產生，則形成直流電機；兩個磁場分別由不同頻率的交流電流產生，則形成異步電機；一個磁場由直流電流產生，另一磁場由交流電流產生，則形成同步電機。

電機的磁場能量基本上儲存于氣隙中，它使電機把機械系統和電系統聯系起來，并實現能量轉換，因此，氣隙磁場又稱為耦合磁場。

當電機繞組流過電流時，將產生一定的磁鏈，并在其耦合磁場內存儲一定的電磁能量。磁鏈及磁場儲能的多少隨定、轉子電流以及轉子位置不同而變化，由此產生電動勢和電磁轉矩，實現機電能量轉換。這種能量轉換理論上是可逆的，即同一臺電機既可作為發電機也可作為電動機運行。但實際上，一臺電機制成后，由于兩種運行狀態下電機的參數和特性方面的原因，很準滿足兩種運行狀態下的客觀要求，因此，同一臺電機不經改裝和重新設計，不可任意改變其運行狀態。

電機內部能量轉換過程中，存在電能、機械能、磁場能和熱能。熱能是由電機內部能量損耗產生的。

對電動機而言：

從電源輸入的電能＝耦合電磁場內儲能增量+電機內部的能量損耗+輸出的機械能

對發電機而言：

從機械系統輸入的機械能＝輻合電磁場內儲能增量+電機內部的能量損耗+輸出的電能。