Nguyên lý làm việc của thiết bị điện bao gồm các thành phần cốt lõi và cơ cấu tổ chức, trạng thái vận hành và phương pháp điều khiển, các đại lượng vật lý đầu vào và đầu ra và sự biến đổi năng lượng. Để đáp ứng yêu cầu về tính phổ quát trong sản xuất và dễ sử dụng, bảo trì, cơ cấu tổ chức của thiết bị điện bao gồm hệ thống phần cứng và hệ thống điều khiển.
Mô hình phần cứng tiêu chuẩn thường bao gồm cấu trúc vỏ, mô-đun đầu vào, mô-đun xử lý, mô-đun đầu ra, mô-đun bảo vệ, mô-đun giao diện người{0}}máy, mô-đun giao tiếp và mô-đun nguồn điện. Các mô-đun đầu vào, xử lý và đầu ra tạo thành mạch chính, thực hiện các chức năng chính của mạch. Các mô-đun bảo vệ, giao diện con người, máy móc, giao tiếp và nguồn điện tạo thành mạch phụ, phối hợp với mạch chính để đảm bảo mạch hoạt động bình thường.
Các tiêu chuẩn mô hình điều khiển được chia thành điều khiển truyền thống và điều khiển điện. Hệ thống điều khiển điện bao gồm lấy mẫu thông tin, xử lý thông tin, đầu ra điều khiển và tương tác giữa-con người với máy.
Chuyển đổi năng lượng là quy luật thiết yếu chi phối hành vi năng lượng của thiết bị điện, bao gồm mức tiêu thụ năng lượng điện từ bên trong và sự chuyển đổi lẫn nhau của các năng lượng bên ngoài khác. Các định luật vật lý khác nhau thường được sử dụng để mô tả sự thay đổi năng lượng trong thiết bị điện, bao gồm sự chuyển đổi lẫn nhau giữa năng lượng điện từ và năng lượng cơ, nhiệt, ánh sáng và hóa học. Do quá trình chuyển đổi lẫn nhau giữa năng lượng điện từ và các năng lượng khác diễn ra đơn giản và trực tiếp nên thiết bị điện có hiệu suất sử dụng năng lượng cao.