同步发电机由定子和转子两部分构造，定子与三相异步发电机的没有差别，也是由机座、定子铁心和三相对称绕组等组成的。这部分常称电枢。所谓电枢，就是电机产生感应电动势的枢纽部分。同步发电机的转子是磁极，其铁心上绕有励磁绕组，用直流励磁。由于转子在转动，故而励磁绕组的两端分别接在固定在转轴上的两个滑环上。环与环，环与轴，都是互相绝缘的。在滑环上，用弹簧压着两个固定的碳刷里水发电机维修，直流励磁电流经此进入到励磁绕组。

　　因为转子组成不同，同步发电机可分为显极式和隐极式两种型号。显极式电机的转子具有凸出的磁极、显而易损，励磁绕组绕在磁极上。图3-1所示同步发电机的转子就是显极式的。隐极式电机的转子呈圆柱形，励磁绕组分布在转子大半表面的槽中。显极式电机的组成较简单，但是机械强度较低，宜用于低速深圳康明斯发电机，其转速在1000转/分以下。隐极式电机的制造工艺较复杂，但是机械强度较高，宜用于高速惠州康明斯发电机和康明斯发电机组，其转速为1500转/分。

　　图1是同步发电机空载实验的接线图。空载时，电机中只有由直流励磁电流出现的磁极磁场。磁极由柴油发动机驱动，转速为n，磁极磁场在空间旋转。设磁极磁场的磁感应强度B沿空气隙是接近于按正弦规律分布的，因此，当磁极旋转时，经过每相电枢绕组的磁通也是随时间按正弦规律分布的。通过每相绕组的磁通最大值在数值上等于磁极磁通фo（每极的）。由于通过每相绕组的磁通是正弦量，于是就在电枢绕组中感应出对称的三相正弦电动势：

　　每相电动势的有效值Eo＝4.44fkWφ。相等，相位相差120°电动势的频率f＝pn/60。

　　图2所示的是同步发电机的空载特点曲线Eo＝f（If），它表示了当柴油发动机速度为额定值nN时，空载电动势Eo与励磁电流If的关系。因为Eo与Φo成正比，而Φo与If的关系是磁化曲线的关系，故而Eo与Ef也具有磁化曲线的关系。发电机的额定空载电动势Eo和额定励磁电流FfN一般设置在特征曲线的拐弯部分，即磁路的半饱和工作点No曲线，Eo＝Er，称为剩磁电动势。它是由磁极剩磁通产生的。对于自励发电机，剩磁电动势是很重要的。如果没有，发电机就无法建立电压。

　　磁极磁场（每极磁通为Φo）与电枢磁场（每极磁通为фa）既然速度相等，转向相同，所以两者是相对静止的。因此有负载时，同步发电机的旋转磁场实际上可认为是由它们合成的结果。合成磁场的轴线及其每极磁通φo的大小，与磁极磁场相比，都有所不一样。这种电枢磁场对磁极磁场的影响，称为电枢反应。电枢反应的程度与发电机所接负载的性质有关。下面大概引荐电枢反应的三种情形。

　　1．I与Eo同相位的状况磁极磁通Φ。的轴线方向与电枢磁通φ。的轴线方向在空间是正交的。这种称为交轴电枢反应。在磁极的前半边，中a与Φ。的方向相反，磁场被削弱了；在磁极的后半边，磁场被加强了。

　　在通常情形下，1与Eo的相位差介于0和90°之间。如果发电机接电感性负载（多数状况是这样），则I比Eo滞后。这时可将电流相量I分解成两个分量，与Eo同相的分量Iq（图3（a）），产生交轴电枢反应：滞后于E

　　90°的分量Id，出现去磁电枢反应。图3（b）示出了φo、Φa和Φ的轴线方向，可见合成磁通中的轴线逆着转子旋转方向比磁极磁通Φo滞后了一个角度θ，而且电枢电流/越大，θ也越大。如果是电容性负载，则与上相反。