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假如当气隙均匀时，它产生的磁通密度分布也按正弦分布，当磁场旋转时，定子绕组中所匝链的磁通也就间按正弦规律变化，从而绕组感应电势也间按正弦规律变化，可以分别用空间矢量和时间相量表示，又因为二者有相同的角速度，所以可以画在同一坐标平面上，如果把相绕组轴线作为空间矢量参考轴，则会给分析同步电机的电磁关系带来方便。机空载磁势基波图假如绕组正处于面中心，感应E0为max值，交链磁通中0为零，所以E0应与时间轴t同相，0越前E0为90。时间相量有E0，空间失量有磁势Ff1、磁密Bf1、磁通0，它们与转子的轴线方向一致，称直轴或d轴，两之间的中线称为交轴或q轴。时间相量与空间失量之间的相角是无物理意义的。有负载时电枢反应磁势图空载时U=E0有负载时，便产生电枢磁势，对空间磁场的影响称电枢反应。电枢磁势与转子磁势的相对位置取决于负载电流的性质，假定I、E0同相位，=0；假定E0越前I；假定E0滞后I，0；称Arg=为内功率因数角。=0I、E0同相cos=1sin=0不发出无功功率，只发有功功率=90cos=0sin=1不发出有功功率，只发无功功率=180I、E0仅相cos=-1sin=0从电网吸收有功，电动机运行=-90cos=0sin=-1向电网送容性无功由于角可以是任意角，可以把电枢磁势分解为直轴和交轴两个分量分析,同步发电机常见的运行工况为0，电枢仅应磁场落后于转子磁场。
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此时电枢反应在定子绕组中产生的电势Eaq与I（或Iq）成正比，它们之间的比例常数为电枢反应交轴电抗Xaq,于是有Eaq=-jXaqIq。考虑定子的漏磁，交轴同步电流Xq=X+Xaq。直轴同步电抗Xd:同理:当=90，则得到直轴同步电抗Xd,直轴同步电抗Xd=X+Xad。对凸同步发电机而言，d轴的磁路和q轴的磁路是不相同的，而且磁势所产生的磁密分布波也已是正弦波，我们这里讨论的均为正弦基波参数的同步电抗，对隐机而言两个轴向的磁路基本相同，因而电枢反应也就无需分解为直轴分量和交轴分量了，Xd=Xq,需用一个参数Xs=X+Xa来代表同步电抗就可以。同步电抗为同步电机的重要参数，常用标么值表示，以每相额定电压为电压的基值，以相额定电流为电流基值，以这两基值的比值为阻抗的基值。隐同步发电机的同步电抗标么值在之间；凸式同步电机的直轴同步电抗在之间，交轴同步电抗在之间。
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如果让转子速度=定子磁场旋转速度，就成为了同步电机，此时就需要把定子变成一个电磁铁或永磁铁，即给定子通电，此时不需要再切割磁感线就能旋转，旋转速度与磁场旋转速度相同，即形成同步电机。
同步发电机的序分量电抗X1、X2、X0分析同步发电机不对称运行的基本方法是对称分量法。应用对称分量法，可以把发电机不对称的三相电压、电流及其所激励的磁势分解为正序分量、负序分量和零序分量，然后对各个分量分别建立的端点方程式和相序方程式，求解各序分量并研究各序分量分别所产生的效果，，将它们叠加起来，就得出实际不对称运行的结果和影响。实践明，在不计饱和时，上述方法所求得的结果，是对于基波分量基本上是正确的。在不对称运行时，同步发电机的空气隙磁场为一椭圆形旋转磁场，即除了正序旋转磁场以外，尚有负序旋转磁场。
转子是由转轴、转子铁芯和转子绕组构成的。转轴一般由中碳钢做材料，起到支撑、固定转子铁芯和传递功率的作用。转子铁芯也是电机磁路的一部分，用0.5mm厚的硅钢片叠压成整体的圆柱形套装在转轴上，转子铁芯外圆的槽内嵌置转子绕组。异步电动机有鼠笼式和绕线式两类，其区别在于转子绕组的结构不同，绕线式电机结构较复杂，一般用于对启动和调速性能要求较高的场合。鼠笼式转子绕组鼠笼式转子绕组没有铁芯时，整个绕组的外形就像一个鼠笼。在转子铁芯上也有槽，各槽里都有一根铜或铝制导条作转子导体。在导条的两端用短路环短接，形成闭合回路。大中型电机导条是铜的，制造时把裸铜条插入转子铁芯槽中，再用铜环套在两端铜条的头上，并焊接在一起；多数小型电机的导条是铝制的，制造时把叠好的转子铁芯放在铸铝的模具内，把鼠笼和端部的内风扇一次铸成。