是属于交流电机，电枢绕组通交流电流，而转子磁场由励磁绕组加直流励磁电流产生或者永磁体产生。转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为

　　同步电机励磁绕组所需的直流励磁功率大约为同步电机额定功率的1%~3%，这一功率由励磁系统提供。对于永磁同步电机而言，不需要产生转子直流磁通的电功率，因而有提高电机效率的潜力。但是否采用永磁体，要进行权衡，因为用永磁体励磁时，转子上的直流磁通的幅值无法根据电机运行条件的改变而调节。

　　同步发电机的空载运行：发电机被原动机带动到同步转速，转子励磁绕组加励磁电流，定子绕组开路（零电流）。此时气隙中只有转子励磁电流激励的主极磁场，若转子直流励磁电流I_{f}，励磁绕组匝数为N_{f}，则转子直流励磁磁动势为F_{f}=N_{f}I_{f}。主极磁场如下图所示，主极磁场的磁路包括两部分：

　　同步发电机的空载特性曲线：当调节励磁电流I_{f}时，主极磁通\Phi_{0}随着改变，空载电动势E_{0}也改变。在同步转速下，空载电动势E_{0}（也即为空载端电压）随着励磁电流I_{f}变化的关系曲线称为空载特性曲线。

　　空载特性初始段，励磁电流I_{f}较小时，磁通\Phi_{0}较小，铁芯不饱和，E_{0}与I_{f}成正比，为直线关系。当磁通\Phi_{0}较大时，随着铁芯的饱和，E_{0}与I_{f}之间的关系呈非线性关系。这是，因铁芯饱和，增加励磁电流，感应电动势的变化越来越小，空载特性曲线逐渐弯曲。因此，同步电机的空载特性曲线反映了电机主磁路的饱和情况。当E_{0}=U_{N\varphi}时，所加的励磁电流为I_{f0}称为空载励磁电流。

　　同步发电机空载时的向量图：空载运行时，以定子绕组A相为例，当A相绕组中的感应电动势为最大值时，主极磁通与定子绕组中感应电动势的相量关系如下图所示。图中电枢绕组中的方向为感应电动势的方向（右手定则），由于空载运行，电枢电流为零。通常定义主磁极的轴线为直轴（d轴），与直轴正交（滞后于d轴90°电角度）的轴线为交轴（q轴）。

　　同步发电机带上三相对称负载后，三相电枢绕组中将流过三相对称电流，此时电机内部除转子磁动势外，电枢绕组三相电流还将产生电枢磁动势。三相对称负载电流同时产生电枢磁场，其基波为一以同步速度旋转的磁动势和磁场，与转子主极磁场保持相对静止。所以发电机负载运行时，气隙内的合成磁场是由主极磁动势和电枢磁动势共同作用产生的。

　　负载运行相量图：当定子三相绕组接三相对称负载阻抗时，由于旋转的主极磁场在绕组中感应的三相对称电动势E_{0}的作用，将有电枢电流I_{a}流向负载。若规定电动势和电流的正方向相同，且与磁通正方向之间满足右手螺旋关系，而负载电流的相位取决于负载的性质：

　　同步发电机电枢反应：同步发电机负载运行时，随着电枢磁动势的产生，使气隙中的磁动势从空载时的主极磁动势变为负载时的合成磁动势。电枢磁动势使气隙中磁场的大小和位置发生变化，这种现象称为电枢反应，相应的电枢磁动势又称为电枢反应磁动势。电枢反应的性质：增磁、去磁或交磁，取决于电枢磁动势与主磁场在空间的相对位置，取决于空载电动势与负载电流之间的夹角\Psi_{0}（内功率因数角）。

　　A相激磁电动势\dot{E}_{0A}的瞬时值达到正的最大值，A相电流也将达到正的最大值，B相和C相电流分别滞后于A相电流120°和240°。基波电枢磁动势\dot{F}_{a}的轴线应与A相绕组轴线重合，即与转子交轴重合：\dot{F}_{a}_{\Phi_{0}=0°}=\dot{F}_{aq}电枢磁动势\dot{F}_{a}是交轴磁动势，所产生的电枢反应为交轴电枢反应。\dot{F}_{a}与主极磁动势\dot{F}_{f}在空间上相互垂直。\dot{F}_{a}与\dot{F}_{f}共同作用产生气隙合成磁动势，气隙合成磁动势滞后于主极磁场，电磁转矩为制动性质。

　　感应电动势、电枢电流和主磁通是时间相量，其变化频率为f；主极磁动势、电枢磁动势和气隙磁动势是空间矢量，以同步转速旋转。由于以f频率变化的速度也是同步转速，所以图中时间向量的变化速度与空间矢量的变化速度相同，各量相互之间保持相对静止。因此尽管空间矢量和时间相量代表完全不同的物理关系，习惯上仍然画在一个图上，称为相量—矢量图。如图（c）所示，\dot{F}_{f}既代表主极基波磁动势的空间矢量，也表示时间向量\dot{\Phi}_{0}的相位；\dot{I}既代表A相的电流向量，也表示电枢磁动势\dot{F}_{a}的空间相位。

　　直轴电枢反应：改变了主极磁场的大小，会引起单机运行同步发电机的端电压波动，会影响并网运行同步发电机的无功功率和功率因数。

　　交轴电枢反应：改变了电枢合成磁动势与主极磁动势之间的夹角，该夹角的大小决定了能力的传递方向。