三相同步电机和其它型式的电机一样，也是能够可逆运行的，既可以接发电机方式运行，又可以按电动机方式运行。

　　当同步电机接于交流电网，并且转子绕组通入直流电励磁，不用原动机拖动而是在轴上加上机械负载，电机将从电网吸收电功率，轴端输出机械功率，即为电动机运行。此时合成磁场超前转子磁极角，即超前一个角。同步电动机的特点是，稳态运行时，转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速，且其功率因数可以调节。因此在恒速负载及需要调节功率因数的场合，常常优先选用同步电动机。

　　同步调相机(同步补偿机)则是同步电机既不用原动机拖动又不加机械负载的一种空载运行状态，是同步电机专门用来补偿电网无功功率的特殊运行状态。

　　当采用同步电机相量图的发电机惯例分析时，功角时为发电机运行状态;时就是电动机运行状态了;时为调相机运行状态。

　　由同步电动机的相量图(为简单以隐极为例)可以看出，同步电动机除了从电网吸收有功功率拖动负载运行外，在过励的状态下，电流超前电压，电动机从电网上吸收容性无功功率;在欠励的状态下，电流滞后电压，电动机从电网上吸收感性无功功率，如图12-1所示。

　　同步调相机除供应本身损耗外，它并不从电网吸收更多的有功功率，因此同步调相机总是在接近于零的电磁功率和零功率因数的情况下进行。若忽略调相机的全部损耗，则电枢电流全是无功分量。

　　电流超前;而在欠励时，电流落后，因此，调相机在过励时可看作是电网的一个电容性无功负载，而欠励时则为一个电感性的无功负载。只要调节同步调相机的励磁电流，就能灵活地调节它的无功功率大小。由于电网中多数情况下有大量的感性无功功率需要补偿，因此调相机通常运行于过励状态下。

　　由上所述，调节同步电动机的励磁电流，便可以调节其无功功率，据此，能够改善电网的功率因数，这是同步电动机的最大优点。

　　同步电动机起动时，由于定子及转子磁场之间相对运动速度较快，转子本身转动惯量的存在，使转子上产生的平均转矩为零。所以若不采取措施，同步电动机是不能自行起动的。

　　为此，多数同步电动机采用异步起动法，在同步电动机的转子磁极表面上装设有类似异步电动机笼型导条的短路绕组，称它为起动绕组。在起动时，电压施加于定子绕组，便在气隙中产生旋转磁场，这个磁场将在转子的起动绕组中感应电流，此电流和旋转磁场相互作用产生转矩，使转子按照异步电动机原理转动起来。待转速上升到接近同步速时，励磁绕组通入直流电产生转子磁场，依靠定、转子磁场之间的相互吸引力，把转子牵入同步，则同步电动机的起动过程结束。

　　异步起动时，励磁绕组不能开路，否则定子旋转磁场会在匝数较多的励磁绕组中感应出高电压，易使励磁绕组击穿或引起人身事故。但也不能短路，否则励磁绕组(相当于一个单相绕组)中的感应电流与气隙磁场作用，会产生显著的“单轴转矩”，使合成电磁转矩在附近产生明显的下凹，从而使电动机的转速停滞在附近而不能继续上升。解决这个问题的办法是在励磁绕组中串入一个阻值为励磁绕组本身电阻值大约10倍的电阻后短接。

　　当保持同步电动机输出的有功功率不变，调节其励磁电流，电枢电流与励磁电流的关系，称为同步电动机的形曲线，它是同步电动机主要的运行特性之一，反映了同步电动机调节无功功率和功率因数的能力。本次实验将做和时的两条形曲线，和同步发电机基本相同。

　　同步电动机的工作特性是其另一个主要的运行特性，工作特性是指在、、的条件下，电枢电流、输入功率、输出转矩、功率因数和效率与输出功率之间的关系，即。反映了负载变化时同步电动机的性能。