С самого начала синхронный электродвигатель был построен в виде однофазного генератора, который с середины прошлого столетия использовался для снабжения осветительных установок. Первый трехфазный синхронный генератор разработали в 1887 году независимо друг от друга F. A. Haselwander и Bradley. Впоследствии создается явнополюсная синхронная машина и турбогенератор - дальнейшие формы синхронного генератора. Charles E. Brown считается изобретателем последующего типа двигателя с обмоткой возбуждения, заложенной в пазы.
Совершенствование синхронной машины находится в тесной связи с расширением электрического энергоснабжения и возрастающей единичной мощности генераторов. Синхронные двигатели использовались прежде всего там, где необходимо было постоянное число оборотов или необходимость использования фазовращателя, т.е. в индустрии и ремесленных мастерских.
При появлении преобразователей частоты синхронный двигатель использовался в качестве привода. Поэтому в настоящее время применение его широко: от сервомоторов до двигателей большой мощности. В качестве примера можно назвать 30 МВт воздуходувку доменной печи (синхронный двигатель с преобразователем). Также используют синхронные двигатели в качестве приводов для цементных мельниц, подъёмно-транспортных машин (т.е. конвееров) и прокатных станов. В настоящее время часто применяется синхронный двигатель, прежде всего, как микродвигатель в часах, фотоаппаратах и в точном приборостроении.
Принцип действия асинхронного двигателя основан на взаимодействии поля системы и индуцированного вращающегося поля ротора. Таким же образом можно представить себе работу синхронной машины. Но главное отличие состоит в том, что переменное поле не должно индуцироваться. Ротор устроен как магнит, производящий переменное поле. Магнит ротора похож на иглу компаса в магнитном поле Земли; направление произведенного магнитного поля определяется обмоткой ротора. Причем ротор приводится в движение. Переменное поле не должно индуцироваться, т.е. синхронный двигатель не нуждается в разнице числа оборотов между полем ротора и системы. Ротор вращается с числом оборотов равному числу оборотов системы. Это число оборотов называется синхронным числом оборотов. Поэтому машина называется синхронной.
Наиболее распространенной синхронной машиной является явнополюсный синхронный двигатель (ЯСД). Его ротор звется также индуктором (см.рис. 5.3 b). Индуктор машин малой мощности представляет собой постоянный магнит. Для машин большой мощности ротор выполнен как электромагнит на постоянном токе. Из-за совпадения числа оборотов между полем ротора и статора синхронный двигатель нашел применение, прежде всего, в точной промышленности, например, в производстве часов. В легкой промышленности они встречаются реже. В тяжелой - опять же очень распространены. Они достигают больших мощностей и используются, прежде всего, в качестве приводов для компрессоров и насосов.
Синхронные двигатели не могут сами пускаться. Поэтому им необходимо вспомагательное оборудование - двигатели, которые выводят их на номинальное число оборотов. На рис. 5.19 можно увидеть в центре синхронную машину со вспомагательным устройством справа.