原动机拖动转子以同步速旋转，励磁绕组通入直流励磁电流，定子三相绕组开路的运行方式。

在气隙中只有转子励磁电流激励的主极磁场，若转子直流励磁电流为，励磁绕组匝数为，则转子直流励磁磁动势为：

主极磁场的磁路包括两部分，一部分是由主磁通Φ构成的主磁路，包括转子轭、主极极身、气隙、电枢齿和电枢轭等；另一部分是由漏磁通Φ形成的漏磁路。

旋转的主极磁场“切割”对称的三相定子绕组，就会在定子绕组中感应出频率为的对称三相电动势，称为空载电动势或激磁电动势 

每相激磁电动势的有效值为

式中，为定子绕组每相基波有效匝数，Φ为每极的主磁通量 。

当调节励磁电流时，主极磁通Φ随着改变，空载电动势也改变。在同步转速下，空载电动势（亦即为空载端电压）随励磁电流变化的关系曲线。