Синхронные электродвигатели (СД). Частота вращения СД не зависит от напряжения и равна: n=kfn0.
Мощность на валу электродвигателя (в относительных единицах) Р/Рпом=kfМc/Мном=kfmс, где тc определяется (как и у АД) механическими характеристиками приводного механизма. Так как для СД сохраняется соотношение (2.2), то потери в стали рассчитывают так же, как для АД. Ток возбуждения СД [24] при машинном возбуждении
(2.3)
при возбуждении от выпрямительной установки
(2.4)
где kв.п — кратность форсировки возбуждения в установившемся режиме при номинальной частоте; kв — отношение тока возбуждения к номинальному при номинальных напряжении и частоте; Iв.ном — ток возбуждения при номинальных напряжении и частоте.
Электромагнитный момент СД (в относительных единицах) определяется выражением
(2.5)
где Е0j— ЭДС холостого хода, соответствующая kf (в относительных единицах); Sном, Рном — соответственно полная и активная номинальная мощность СД; хd, xq — синхронная реактивность по продольной и поперечной осям; δ — угол сдвига между векторами ЭДС и напряжения сети.
Первый член (2.5) изменяется пропорционально изменению напряжения и зависит от возбуждения электродвигателя. Второй член, так называемый реактивный момент, пропорционален квадрату напряжения и не зависит от возбуждения. При понижении напряжения реактивным моментом можно пренебречь, поскольку при номинальном напряжении он не превышает 0,3—0,4 и уменьшается пропорционально квадрату напряжения. Тогда
(2.6)
где kнас — коэффициент насыщения; mmах. ном— относительный максимальный электромагнитный момент при номинальных частоте, напряжении и Iв.ном.
Принимая для момента (2.6), тока возбуждения (2.3), (2.4) приближенные зависимости от частоты и напряжения и полагая kнас=1, находим максимальный электромагнитный момент:
при машинном возбудителе
Рис. 2.21. Характеристика реактивной мощности синхронного электродвигателя с машинным возбуждением.
при самовозбуждении от выпрямительной установки 
Изменение реактивной мощности, выдаваемой СД в сеть при изменении частоты и напряжения, показано на рис. 2.21.
В СД несимметрия напряжения помимо увеличения потерь может вызвать опасные вибрации из-за электромагнитных моментов и тангенциальных сил, пульсирующих с двойной частотой сети. Эти моменты и силы возникают в результате взаимодействия магнитных потоков, создаваемых токами обратной последовательности, а также токов потоков, обусловленных токами прямой последовательности. Дополнительные потери мощности в СД из-за несимметрии напряжения могут вызвать перегрев обмотки возбуждения, что может привести к необходимости снижения тока возбуждения, т. е. к снижению реактивной мощности, выдаваемой в сеть.
Несинусоидальность напряжения вызывает появление высших гармоник (5, 11-я гармоники) напряжения и тока, которые могут создать отрицательные моменты на валу СД, привести к неправильной работе систем автоматики, релейной защиты, телемеханики, связи, дополнительным потерям в линиях электропередачи, в электрических машинах, к перегрузке трансформаторов, компенсирующих конденсаторов и т. д.
