由原动机带动以直流励磁的磁极转子旋转，使静止部分的定子绕组感应出交流电动势从而输出电力的交流电机。它是利用电磁感应原理，使机械能转变为电能的旋转机械。它输出的电流频率与转速之比为恒定值，与其他同步发电机并联发电时，频率必须相等，也就是必须同步旋转。

发展简史同步发电机最初是单相的，在19世纪80年代初应用于电力照明; 19世纪80年代末三相异步电动机发明后，同步发电机也改为三相。早期的同步发电机由蒸汽机、柴油机、水轮机或汽轮机驱动，容量都不大，随后透平发电机和水轮发电机的单机容量增长很快，在电力工业中得到日益广泛的应用。

类型同步发电机按驱动发电机的原动机来分，有透平发电机、水轮发电机、柴油发电机等。按转子结构特点分，则有凸极式发电机和隐极式发电机两种基本类型。由于凸极式的磁极结构简单，中小型同步发电机多数采用凸极式转子。水轮发电机的转速比较低，一般只有每分钟几十转至几百转，极数很多，因此水轮发电机的转子也都采用凸极式结构。透平发电机因为转速较高，如采用凸极式磁极，其离心力太大，于是改变结构形式，把励磁绕组嵌在圆柱体转子表面的线槽里，这就是所谓隐极式。

工作原理不论是由哪种原动机驱动，不论转子是凸极式还是隐极式的，同步发电机的工作原理都是相同的。水轮发电机的励磁绕组套在凸形磁极的铁芯上，通入直流电流后，产生励磁磁场。当水轮机带动发电机转子旋转时，跟透平发电机一样，水轮发电机定子绕组内感应出交流电动势，向负载输出电流做功。