Motor síncrono sem carga
No motor síncrono o rotor engata-se magneticamente para acompanhar o campo girante, criado no estator, e deve continuar a girar em sincronismo qualquer que seja a carga. A Figura 11 mostra a posição do rotor sem carga
Consideremos um motor sem carga com velocidade síncrona. A corrente de
excitação poderá ser ajustada para que a fem induzida (fcem)
seja praticamente igual à tensão aplicada ( 
). Neste caso nenhuma corrente é absorvida da rede. A Figura 12 mostra
os fasores das tensões.
A variação da corrente de excitação dá ao motor síncrono a capacidade de poder funcionar com fator de potência unitário, ou em avanço ou em atraso, sendo esta propriedade uma das notáveis vantagens que este motor apresenta, permitindo que ele funcione no sistema comportando-se como um reator ou um capacitor.
Se a corrente de excitação for insuficiente para gerar um fluxo capaz de
produzir nos condutores do estator uma fem igual e oposta à tensão
aplicada, uma corrente 
irá circular nos condutores do estator
tal que o campo por ela produzido combinado com o campo produzido pela corrente
de excitação possam gerar nos condutores do estator uma fem igual e
oposta à tensão aplicada. A Figura 13 mostra os fasores para esta situação.
A corrente fica defasada de 
(em atraso) da tensão 
, pois o circuito é
indutivo. Em relação a tensão aplicada 
esta corrente também fica atrasada de . Assim, podemos dizer que um motor síncrono subexcitado se comporta
como um indutor.
Se, agora, considerarmos o motor síncrono sobreexcitado a fem
induzida 
se tornará maior do que a tensão
aplicada ; e, nesta hipótese, inverte o seu sentido, como mostra a
Figura 14.
Em relação a tensão aplicada a corrente fica adiantada de , e nesta situação o motor síncrono se comporta como um capacitor.
Vê-se, portanto, que o campo produzido pela corrente no estator ou ajuda ou se opõe ao campo criado pela corrente de excitação de modo a manter constante o fluxo no entreferro.
Devida a esta versatilidade o motor síncrono é utilizado em sistema de potência para controle da tensão.
Motor síncrono com carga
A velocidade do motor síncrono não diminui quando funciona com carga, pois sua velocidade é essencialmente constante e igual a velocidade síncrona.
Considerando V = E e colocando carga no motor síncrono, a sua
velocidade tende a diminuir momentaneamente e ocorrerá um deslocamento angular
entre os pólos do rotor e o estator de um ângulo 
(chamado de ângulo de torque), como mostra a Figura 15.
As tensões e não mais estarão em sentidos opostos. A tensão resultante fará com que uma corrente flua no enrolamento do estator e
estará defasada de aproximadamente , devido a alta indutância dos enrolamentos do estator. A Figura 16
mostra os fasores nesta situação.
Um aumento da carga resulta num grande ângulo de torque, que produz um
aumento de e
. O rotor perde o sincronismo caso uma carga excessiva seja imposta ao eixo do
motor, causando a sua parada.