三相交流同步電機是一種常用的交流電機，其工作原理基于電磁感應定律和電磁力定律，通過定子繞組與轉子磁場的相互作用實現能量轉換。

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三相交流同步電機主要由 定子（靜止部分） 和 轉子（旋轉部分） 組成：
定子
由定子鐵芯、三相定子繞組和機座構成。
定子鐵芯由硅鋼片疊壓而成，內圓開槽以嵌入三相定子繞組（對稱分布，空間互差 120° 電角度）。
三相定子繞組接三相交流電源，通入三相交流電后產生旋轉磁場。
轉子
分為 凸極式（磁極突出，常用于低速電機，如發電機）和 隱極式（磁極隱藏，常用于高速電機，如汽輪機驅動的發電機）。
轉子鐵芯上裝有直流勵磁繞組，通過電刷和滑環引入直流電流（勵磁電流），產生恒定的轉子磁場（主磁場）。
根據轉子勵磁電流和負載的不同，同步電機可工作在三種狀態：
發電機狀態
轉子由原動機（如汽輪機、水輪機）驅動，以同步轉速旋轉，定子繞組切割轉子磁場感應三相交流電，將機械能轉換為電能。
電動機狀態
定子繞組通入三相交流電產生旋轉磁場，轉子在電磁轉矩作用下以同步轉速跟隨旋轉，將電能轉換為機械能（需注意：同步電動機無自啟動能力，需借助輔助裝置啟動，如異步啟動法）。
補償機狀態
空載運行，僅向電網提供無功功率，用于改善電網功率因數（過勵時輸出容性無功，欠勵時輸出感性無功）。