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同步电机和直流电机、异步电机一样，是根据电磁感应原理工作的旋转电机。它是一种交流电机。从原理上讲其工作是可逆的，它不仅可以作为发电机运行，也可以作为电动机运行。同步电机的另一种特殊运行方式未同步调相电机，或称为同步补偿机，专门用来向电网发送滞后无功功率，以改善电网的功率因素。
由《电工学》所学知识可知，当导体与磁场之间有相对运动，而使两者之间时，就会在该导体内感应电动势，这种现象称为电磁感应。如果该导体是闭合的，在感应电动势的作用下，导体内就会产生电流，这个电流称为感应电流。将一根导线放在两个磁极的均匀磁场内，并在导线的两端接上一只电压表，当导线在垂直于磁力线方向以一定速度移动时，电压表的指针就会发生偏转。以上现象说明导线与磁场发生相对运动和相互切割后，在其内部已经产生出感应电动势和感应电流。
导线在磁场中产生感应电动势的方向可以用右手定测来确定。将右手平伸，掌心迎着磁极N，并使磁力线垂直穿过手掌，拇指和其余四指伸直。这时拇指所指的方向为导线运动的方向，其余四指的指向就是感应电动势的方向。从上述实验可知，导线在均匀磁场内沿着磁力线垂直的方向运动时，它所产生的感应电动势的大小与导线在磁场中的有效长度成正比。
如果将导线与外负载接成闭合回路，导线中就会产生电流并输出电功率，因此同步发电机就是根据这一原理来制造的。
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