異步電動機是通過感應電動勢的原理工作的，而同步電動機是在旋轉的轉子中使用固定的永久磁鐵或者通過在轉子繞組線圈中加上直流電源參數磁場，達到旋轉的目的。

以三相交流異步電動機來說，它需要在三相交流供電條件下滿足條件后，三相交流異步電動機才會工作；之所以的轉子會旋轉，現實能量轉換，是因為轉子有一個沿定子里線圈繞組產生的旋轉磁場。

三相交流電的三根導線的線電壓峰值和頻率都是相同的，只是電流和電壓的相位相互差120º。在任意時刻都是按照正弦波的規律變化的。

三相交流異步電動機接通三相電源后，定子繞組線圈中有電流流過，產生一個轉速為n的旋轉磁場。在旋轉磁場作用下，電動機轉子受電磁力的作用，以轉速n 開始旋轉。這里n始終不會加速到 no，因為只有這樣，轉子導體(線圈繞組)與旋轉磁場之間才會有相對運動而切割磁力線，轉子導體(線圈繞組)中才能產生感應電動勢和電流，從而產生電磁轉矩，使轉子按照旋轉磁場的方向連續旋轉。定子磁場對轉子的異步轉矩是異步電動機工作的必要條件，“異步”的名稱也由此而來。

三相交流電動機的定子分別對稱嵌有三組線圈繞組，每個繞組的頭尾非常規矩均勻120º。當線圈繞組接通電源后產生的旋轉磁場因為受三相交流電的能量，也隨著電源中頻率、電壓、電流變化。所以它的磁場波形也是正弦波規律的。故，旋轉磁場的轉矩為矢量和。

在三相交流異步電動機中，由定子繞組所形成的旋轉磁場作用于轉子，使轉子跟隨磁場旋轉，轉子的轉速滯后于磁場，因而轉速低于磁場的轉速。如果轉速增加到旋轉磁場的轉速，則轉子導體與旋轉磁場間的相對運動消失，轉子中的電磁轉矩等于0。轉子的實際轉速n 總是小于旋轉磁場的同步轉速 no，它們之間有一個轉速差，反映了轉子導體切割磁感應線的快慢程度，常用的這個轉速差 no-n 與旋轉磁場同步轉速no的比值來表示異步電動機的性能，稱為轉差率，通常用表示，即=(no-n)/no。

同步電機廣泛應用于工業中的高精度控制，同步電機是一種高效機器，它的工作原理，恒定速度特性是通過恒定磁場和旋轉磁場之間的相互作用來實現的。

同步電機的轉子產生恒定磁場，定子產生旋轉磁場，定子勵磁線圈由三相交流電源供電，這將產生一個旋轉磁場（RMF），并以同步速度旋轉；轉子受到直流電源的激勵，它們會起到像永久磁鐵一樣的作用，或者轉子也可以由永磁體制成，轉子和旋轉磁場的相互作用很有意思，假設使用相同的旋轉磁場方向對轉子進行初始旋轉，可以看到旋轉磁場和轉子的相反極點相互吸引，并被磁性鎖定；這意味著轉子將與旋轉速度相同，即轉子以同步速度旋轉。

可以看出同步電機的速度與電的頻率成正比，這意味著如果控制了電的頻率，就可以很精確控制同步電機的速度；但如果轉子沒有初始旋轉，情況則完全不同，轉子的北極顯然會被旋轉磁場的南極吸引，并將開始向同一方向移動，由于轉子的慣性，啟動速度非常低，這時旋轉磁場的南極將被北極取代，所以它會產生排斥力，這將使轉子向后移動，作為凈效應，轉子將無法啟動。

為了使同步電機自啟動，可以巧妙的安裝鼠籠式裝置，也稱為阻尼繞組，隨著磁場的變化，感應鼠籠桿感應出電流，并開始像感應電機一樣旋轉，當轉子達到其最大速度時，轉子勵磁線圈通電，因此轉子的磁極與旋轉磁場的磁極鎖定，并以同步速度開始旋轉；旋轉同時鼠籠與旋轉磁場之間的相對運動為0，這意味著鼠籠桿上的電流和力都為0，因此不會影響電機的同步運行；只有在電機的負載能力范圍內，同步電機才會產生恒定的速度；

如果外部扭矩負載大于電機產生的扭矩，它就會失去同步并停止運轉；低電源電壓和勵磁電壓是失去同步的其他原因，值得注意的是同步電機具有與交流發電機相同的結構特征，同步電機也可用于提高系統的功率因數，這時同步電機會稱為同步電容器。

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