與其它電機一樣，同步電機也是可逆的，既可作發(fā)電機運行，亦可作電動機運行。設(shè)一臺隱極同步電機并聯(lián)運行于無窮大電網(wǎng)，處于發(fā)電機狀態(tài)，其相量圖如圖所示。此時 e0 超前u ，功率角 θ 和相應(yīng)的電磁功率 pem都是正值，θi≈θ 也為正值，即轉(zhuǎn)子主極軸線沿轉(zhuǎn)向超前于氣隙合成磁場軸線，因而作用于轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)。原動機輸入驅(qū)動性質(zhì)的機械轉(zhuǎn)矩克服起制動作用的電磁轉(zhuǎn)矩，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br>發(fā)電機狀態(tài) 調(diào)相機狀態(tài)電動機狀態(tài)
發(fā)電機狀態(tài)空載狀態(tài)電動機狀態(tài)
圖1 同步電機的三種運行狀態(tài)
逐步減少原動機輸入功率，使轉(zhuǎn)子瞬時減速，θ 角和電磁功率相應(yīng)減小。當(dāng) θ 角減至零時，發(fā)電機變?yōu)榭蛰d，其輸入功率正好抵償空載損耗，相量圖如圖 b所示。繼續(xù)減少原動機輸入功率，則 θ 和 pem變?yōu)樨?fù)值，表明電機要從電網(wǎng)吸收一部分電功率，與原動機輸入功率一起與空載損耗平衡，以維持轉(zhuǎn)子的同步旋轉(zhuǎn)。如果再拆去原動機，就變成了空轉(zhuǎn)的同步電動機，空載損耗必須全部由電網(wǎng)輸入的電功率供給。如果在電機軸上再加上機械負(fù)載，則負(fù)值的 θ 角和 pem會更大，θi亦為負(fù)值。主極磁場落后于氣隙合成磁場，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)、拖動軸上機械負(fù)載一道旋轉(zhuǎn)，電機進入電動機運行狀態(tài)，將電網(wǎng)輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能。此時電機的相量圖如圖（c）所示。
從上分析可知，從發(fā)電機狀態(tài)進入電動機狀態(tài)的過程中，功率角θ和電磁功率 pem均由正值變?yōu)樨?fù)值，電磁轉(zhuǎn)矩由制動性質(zhì)變?yōu)轵?qū)動性質(zhì)，機電能量轉(zhuǎn)換過程也發(fā)生了逆變。