同步電機和直流電機、異步電機一樣，是根據電磁感應原理工作的旋轉電機。它是一種交流電機。從原理上講其工作是可逆的，它不僅可以作為發電機運行，也可以作為電動機運行。同步電機的另一種特殊運行方式未同步調相電機，或稱為同步補償機，專門用來向電網發送滯后無功功率，以改善電網的功率因素。
由《電工學》所學知識可知，當導體與磁場之間有相對運動，而使兩者之間時，就會在該導體內感應電動勢，這種現象稱為電磁感應。如果該導體是閉合的，在感應電動勢的作用下，導體內就會產生電流，這個電流稱為感應電流。將一根導線放在兩個磁極的均勻磁場內，并在導線的兩端接上一只電壓表，當導線在垂直于磁力線方向以一定速度移動時，電壓表的指針就會發生偏轉。以上現象說明導線與磁場發生相對運動和相互切割后，在其內部已經產生出感應電動勢和感應電流。
導線在磁場中產生感應電動勢的方向可以用右手定測來確定。將右手平伸，掌心迎著磁極N，并使磁力線垂直穿過手掌，拇指和其余四指伸直。這時拇指所指的方向為導線運動的方向，其余四指的指向就是感應電動勢的方向。從上述實驗可知，導線在均勻磁場內沿著磁力線垂直的方向運動時，它所產生的感應電動勢的大小與導線在磁場中的有效長度成正比。
如果將導線與外負載接成閉合回路，導線中就會產生電流并輸出電功率，因此同步發電機就是根據這一原理來制造的。
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