同步电机有发电机、电动机和补偿机三种运行状态。同步电机运行时，其内部存在两个磁场：

1.转子直流励磁磁动势产生的主极磁场；

2.由定子三相绕组通入三相对称电流后产生的电枢合成磁场。同步电机的运行状态取决于这两个磁场的相对位置。

若同步电机的转子由原动机拖动以同步转速旋转，转子加入直流励磁，定子绕组中感应电动势，并进一步形成电枢磁场。此时转子主极磁场超前于电枢磁场，转子上将受到一个与其旋转方向相反的制动性质的电磁转矩，如图16-6（a）所示。原动机输入的机械功率将通过电机内部的电磁作用转换为电功率并由定子绕组送入电网或负载，同步电机工作在发电机运行状态。

图16-6 三相同步电机不同运行状态的示意图

                                           (a) 发电机运行；(b) 补偿机运行；(c) 电动机运行

若同步电机的定子三相绕组通入三相对称电流，转子加入直流励磁，转子主极磁场与电枢磁场重合，不产生电磁转矩，如图16 - 6（b）所示。转子上不带机械负载，电机内没有有功功率转换，同步电机工作在补偿机运行状态。此时，调节转子励磁电流，可以改变电机输出无功功率的大小和性质，因此，同步补偿机有时又称作同步调相机。

若同步电机的定子三相绕组通入三相对称电流，转子加入直流励磁，转子主极磁场滞后于电枢磁场，转子上将受到一个与其旋转方向相同的驱动性质的电磁转矩，如图16 - 6（c）所示。转子将拖动机械负载以同步转速运行，由定子绕组输入的电功率被转换为机械功率输出，同步电机工作在电动机运行状态。