同步電機(jī)和異步電機(jī)的主要區(qū)別是：同步電機(jī)能與其定子磁場旋轉(zhuǎn)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速，異步電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)不到定子磁場的同步轉(zhuǎn)速。

電機(jī)大致分成三種，同步機(jī)，異步機(jī)（以上兩種多與電網(wǎng)相連），還有個直流電機(jī)。

下面的內(nèi)容是一個過渡，只作為對電機(jī)（同步機(jī)、異步機(jī)）原理性的知識進(jìn)行形象的講解（懂電機(jī)的可跳過）。

同步機(jī)和異步機(jī)，這兩個東西都是交流電機(jī)，利用了三相交流電的比較有意思的一個特性：簡單的說如果把三個線圈像攪拌器（就是家里用來打雞蛋的那種東西）那樣布置，三個線圈相互不接觸，分別加上ａｂｃ三相電壓，于是產(chǎn)生三相電流，接著好玩的事情就發(fā)生了，線圈所圍的空間內(nèi)出現(xiàn)了與所加電壓同頻的旋轉(zhuǎn)磁場（若要更深入的解釋，就得說駐波的分解，疊加，比較麻煩）。所以人們把線圈按照上述所說的辦法，嵌進(jìn)定子，于是轉(zhuǎn)子所在的那個空間就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的磁場。

有了這個磁場就好辦了，我們就可以想象定子處有一個看不見的磁鐵在轉(zhuǎn)，此時如果轉(zhuǎn)子是個磁鐵的話，那么轉(zhuǎn)子不就被帶動起來了么，就是電動機(jī)了，反之如果轉(zhuǎn)子帶動那個看不見的磁鐵，就成了發(fā)電機(jī)了（首先轉(zhuǎn)子帶動那個虛擬磁鐵，轉(zhuǎn)子肯定受個阻力矩吧，虛擬磁鐵受個動力矩吧，注意！力是能量轉(zhuǎn)換的中介（或者說是標(biāo)志），虛擬磁鐵畢竟是虛擬的，定子又不動，那么定子肯定地獲得電動勢嘍。如定子帶負(fù)載的話，就會有電流，還是三相的，有電流就會有磁場，干擾轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場，這個叫做電樞反應(yīng)。于是帶上負(fù)載后定子處獲得的電動勢與空載時的不一樣）。

在上面的原理指引下，把轉(zhuǎn)子做成個電磁鐵，外部單獨(dú)用個電源給它電，那么這個電機(jī)就叫做同步機(jī)，之所以叫同步機(jī)是轉(zhuǎn)子的磁性是獨(dú)立產(chǎn)生的，于是轉(zhuǎn)子能達(dá)到那個虛擬磁鐵的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子磁性獨(dú)立產(chǎn)生是個大好事，使得同步機(jī)調(diào)整很容易，比如說調(diào)無功功率。

后來人們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子不用電磁鐵也行，把轉(zhuǎn)子做成個裝松鼠的籠子，由于虛擬磁鐵的磁力線會切割鼠籠的籠棍，于是由偉大的右手定則，就會產(chǎn)生電流，仔細(xì)研究一下你會發(fā)現(xiàn)這個電流也是個三相的，于是與定子的產(chǎn)生磁場的原理類似，轉(zhuǎn)子也產(chǎn)生個圍繞他旋轉(zhuǎn)的虛擬磁鐵，再研究一下你會發(fā)現(xiàn)，定轉(zhuǎn)子的虛擬磁鐵在空間上轉(zhuǎn)速一樣。于是鼠籠子起到了與電磁鐵類似的效果，不過鼠籠的電流是由于其與定子虛擬磁鐵相對運(yùn)動產(chǎn)生的，鼠籠的虛擬磁鐵也就不是獨(dú)立的了，鼠籠轉(zhuǎn)速總是要比定子虛擬磁鐵轉(zhuǎn)速慢點(diǎn)，達(dá)不到同步速（否則就無相對運(yùn)動，電流就無從產(chǎn)生，鼠籠磁場也就無從產(chǎn)生）。

在分析上，同步機(jī)由于有個轉(zhuǎn)子獨(dú)立的磁場，像電路里的有源負(fù)載。而異步機(jī)，由于轉(zhuǎn)子的一切都是由定子產(chǎn)生的，所以就相當(dāng)于無源負(fù)載。在設(shè)計上，當(dāng)然同步電機(jī)更為復(fù)雜些。

同步電機(jī)的工作原理如下：

1、主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

2、載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。

3、切割運(yùn)動：原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組。

4、交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運(yùn)動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

5、交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。

同步電動機(jī)工作原理圖解

同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)與同步發(fā)電機(jī)相同，其轉(zhuǎn)子一般都采用凸極式結(jié)構(gòu)。使用時，同步電動機(jī)的定子繞組中要通入三相交流電流，同時轉(zhuǎn)子勵磁繞組中通入直流電勵磁。

如圖所示是同步電動機(jī)的工作原理示意圖。定子三相繞組（也稱電樞繞組）接至三相交流電源后，便有三相對稱電流流過，并產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場以同步速度n1= 60f1/p在氣隙空間旋轉(zhuǎn)，其方向決定于電流的相序。轉(zhuǎn)子的勵磁繞組接入直流電源后，就有直流電流流過，并產(chǎn)生大小和極性都不變的恒定磁場，極對數(shù)和電樞旋轉(zhuǎn)磁場一樣。根據(jù)同性磁極互相排斥、異性磁極互相吸引的原理，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極的S極與電樞旋轉(zhuǎn)磁場的N極對齊（或轉(zhuǎn)子的N極與旋轉(zhuǎn)磁場的S極對齊）時，轉(zhuǎn)子磁極將被電樞旋轉(zhuǎn)磁場吸引而產(chǎn)生電磁吸引力，并進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，拖動轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)動。因而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大小及方向和電樞旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小及方向相同，兩者相對于定子“同步”旋轉(zhuǎn)，故稱為同步電動機(jī)。如果同步電動機(jī)軸上帶有機(jī)械負(fù)載，則和異步電動機(jī)一樣，電樞繞組從電網(wǎng)吸收電功率，通過氣隙磁場傳給轉(zhuǎn)子，變?yōu)闄C(jī)械功率，帶動生產(chǎn)機(jī)械做功。

圖 同步電動機(jī)工作原理圖

可以證明，同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩的大小與電樞磁場磁極軸線和轉(zhuǎn)子磁極軸線的夾角有關(guān)，如果外加電壓和電動機(jī)的勵磁電流不變，則在一定的范圍內(nèi)（《90°），夾角越大，電磁轉(zhuǎn)矩越大；夾角越小，電磁轉(zhuǎn)矩越小。

圖（a）是同步電動機(jī)理想空載時的情況，這時轉(zhuǎn)子磁極軸線和電樞磁場軸線重合，θ=0，電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為零；實際空載時，電動機(jī)有一定的空載阻力矩，故電動機(jī)要產(chǎn)生一定的電磁轉(zhuǎn)矩來克服空載阻力矩，以維持電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。這時θ》0，但其值很小，如圖（b）所示；若電動機(jī)軸上的負(fù)載增加，則θ角隨之增加，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也隨之增加，如圖（c）所示；但若電動機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大，則電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩將不足以克服負(fù)載轉(zhuǎn)矩，同步電動機(jī)將停止旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為同步電動機(jī)的“失步”現(xiàn)象。同步電動機(jī)產(chǎn)生失步現(xiàn)象時，通過定子繞組的電流將很大，這時應(yīng)盡快切斷電源，以免電動機(jī)因過熱而損壞。

結(jié)論：當(dāng)外加電源的頻率一定時，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速就確定了，它總是以同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p旋轉(zhuǎn)。負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，這個特性是同步電動機(jī)的特點(diǎn)，也是優(yōu)點(diǎn)，因此同步電動機(jī)適用于不需調(diào)速的場合，例如拖動大型空氣壓縮機(jī)、水泵等。