同步电机和异步电机的主要区别是：同步电机能与其定子磁场旋转达到同步转速，异步电机转速达不到定子磁场的同步转速。

电机大致分成三种，同步机，异步机（以上两种多与电网相连），还有个直流电机。

下面的内容是一个过渡，只作为对电机（同步机、异步机）原理性的知识进行形象的讲解（懂电机的可跳过）。

同步机和异步机，这两个东西都是交流电机，利用了三相交流电的比较有意思的一个特性：简单的说如果把三个线圈像搅拌器（就是家里用来打鸡蛋的那种东西）那样布置，三个线圈相互不接触，分别加上ａｂｃ三相电压，于是产生三相电流，接着好玩的事情就发生了，线圈所围的空间内出现了与所加电压同频的旋转磁场（若要更深入的解释，就得说驻波的分解，叠加，比较麻烦）。所以人们把线圈按照上述所说的办法，嵌进定子，于是转子所在的那个空间就产生了旋转的磁场。

有了这个磁场就好办了，我们就可以想象定子处有一个看不见的磁铁在转，此时如果转子是个磁铁的话，那么转子不就被带动起来了么，就是电动机了，反之如果转子带动那个看不见的磁铁，就成了发电机了（首先转子带动那个虚拟磁铁，转子肯定受个阻力矩吧，虚拟磁铁受个动力矩吧，注意！力是能量转换的中介（或者说是标志），虚拟磁铁毕竟是虚拟的，定子又不动，那么定子肯定地获得电动势喽。如定子带负载的话，就会有电流，还是三相的，有电流就会有磁场，干扰转子产生的磁场，这个叫做电枢反应。于是带上负载后定子处获得的电动势与空载时的不一样）。

在上面的原理指引下，把转子做成个电磁铁，外部单独用个电源给它电，那么这个电机就叫做同步机，之所以叫同步机是转子的磁性是独立产生的，于是转子能达到那个虚拟磁铁的转速。转子磁性独立产生是个大好事，使得同步机调整很容易，比如说调无功功率。

后来人们发现转子不用电磁铁也行，把转子做成个装松鼠的笼子，由于虚拟磁铁的磁力线会切割鼠笼的笼棍，于是由伟大的右手定则，就会产生电流，仔细研究一下你会发现这个电流也是个三相的，于是与定子的产生磁场的原理类似，转子也产生个围绕他旋转的虚拟磁铁，再研究一下你会发现，定转子的虚拟磁铁在空间上转速一样。于是鼠笼子起到了与电磁铁类似的效果，不过鼠笼的电流是由于其与定子虚拟磁铁相对运动产生的，鼠笼的虚拟磁铁也就不是独立的了，鼠笼转速总是要比定子虚拟磁铁转速慢点，达不到同步速（否则就无相对运动，电流就无从产生，鼠笼磁场也就无从产生）。

在分析上，同步机由于有个转子独立的磁场，像电路里的有源负载。而异步机，由于转子的一切都是由定子产生的，所以就相当于无源负载。在设计上，当然同步电机更为复杂些。

同步电机的工作原理如下：

1、主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

2、载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。

3、切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组。

4、交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。

5、交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

同步电动机工作原理图解

同步电动机的结构与同步发电机相同，其转子一般都采用凸极式结构。使用时，同步电动机的定子绕组中要通入三相交流电流，同时转子励磁绕组中通入直流电励磁。

如图所示是同步电动机的工作原理示意图。定子三相绕组（也称电枢绕组）接至三相交流电源后，便有三相对称电流流过，并产生电枢旋转磁场。该磁场以同步速度n1= 60f1/p在气隙空间旋转，其方向决定于电流的相序。转子的励磁绕组接入直流电源后，就有直流电流流过，并产生大小和极性都不变的恒定磁场，极对数和电枢旋转磁场一样。根据同性磁极互相排斥、异性磁极互相吸引的原理，当转子磁极的S极与电枢旋转磁场的N极对齐（或转子的N极与旋转磁场的S极对齐）时，转子磁极将被电枢旋转磁场吸引而产生电磁吸引力，并进而产生电磁转矩，拖动转子跟着旋转磁场转动。因而转子的转速大小及方向和电枢旋转磁场的转速大小及方向相同，两者相对于定子“同步”旋转，故称为同步电动机。如果同步电动机轴上带有机械负载，则和异步电动机一样，电枢绕组从电网吸收电功率，通过气隙磁场传给转子，变为机械功率，带动生产机械做功。

图 同步电动机工作原理图

可以证明，同步电动机的电磁转矩的大小与电枢磁场磁极轴线和转子磁极轴线的夹角有关，如果外加电压和电动机的励磁电流不变，则在一定的范围内（《90°），夹角越大，电磁转矩越大；夹角越小，电磁转矩越小。

图（a）是同步电动机理想空载时的情况，这时转子磁极轴线和电枢磁场轴线重合，θ=0，电动机产生的电磁转矩为零；实际空载时，电动机有一定的空载阻力矩，故电动机要产生一定的电磁转矩来克服空载阻力矩，以维持电动机的转速不变。这时θ》0，但其值很小，如图（b）所示；若电动机轴上的负载增加，则θ角随之增加，电动机的电磁转矩也随之增加，如图（c）所示；但若电动机轴上的负载转矩太大，则电动机产生的电磁转矩将不足以克服负载转矩，同步电动机将停止旋转，这种现象称为同步电动机的“失步”现象。同步电动机产生失步现象时，通过定子绕组的电流将很大，这时应尽快切断电源，以免电动机因过热而损坏。

结论：当外加电源的频率一定时，同步电动机的转速就确定了，它总是以同步转速n1=60f1/p旋转。负载在一定范围内变化时，电动机的转速不变，这个特性是同步电动机的特点，也是优点，因此同步电动机适用于不需调速的场合，例如拖动大型空气压缩机、水泵等。