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先从一台并联在无穷大电网上的同步发电机着手分析。同步电机的气隙中同时存在着对应于电网电压U 的合成磁势F和对应于励磁电势E0的转子磁势Ff , F的转速由电网频率决定，是固定不变的。
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在发电运行状态时，Ff超前于F 一个d角，或者说，Ff拖着F一起旋转，二者之间的电磁力矩对转子来说是阻力矩。转子在原动机的带动下克服阻力矩，将转子边的机械能转化为定子边的电能 。
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如果减少原动机输出给转子的机械功率，则d角逐渐缩小，在不计空载损耗时，当d缩小到 0 时，电机处于理想空载状态，既不向电网提供有功功率，也不吸收电网有功功率。
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如果把原动机撤掉并在转子上加上机械负载，则Ff将落后于F ，或者说，F拖着Ff一起旋转，二者之间的电磁力矩 对转子来说是动力矩，带动转子上的机械负载作机械功，从而将电网提供的电能转化为转子边的机械能。此时同步电机运行于电动机状态。
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由以上分析可知，同步电机可以从发电机运行方式过渡为电动机运行方式。产生这一过程的本质在于转子旋转磁势Ff (由原动机拖动)和合成旋转磁势F(由交流电网决定)之间主从关系的改变。当Ff超前于F 时，同步电机处于发电状态，功角d>0 ，有功功率从电机流向电网；当F超前于Ff时，同步电机处于电动状态，功角d<0 ，有功功率从电网流向电机。