Eine Drehstrom-Synchronmaschine ist eine Drehstrommaschine, in der der Läufer immer synchron mit dem Statordrehfeld läuft. Vom Prinzip her kann jede Drehstrom-Synchronmaschine als Motor und Generator betrieben werden. Drehstrom-Synchrongeneratoren dienen in der Energiewirtschaft in einem weiten Leistungsbereich der Bereitstellung von elektrischer Energie und sind dort unentbehrlich. Drehstrom-Synchronmotoren finden vielseitigen Einsatz als Antriebsmaschinen in der Industrie, zum Beispiel als Antriebe für Fahrzeuge, Schiffe und Züge.

Die Synchronmaschine trägt ihren Namen wegen der Betriebseigenschaft, dass ihr Läufer exakt mit dem durch die Netzfrequenz vorgegebenen Drehfeld synchron umläuft.[1] Das unterscheidet Synchronmaschinen klar von Asynchronmaschinen, deren Läufer dem Drehfeld im Motorbetrieb nach- und im Generatorbetrieb voreilen. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist, dass im Gegensatz zu Asynchronmaschinen für den Betrieb von Synchronmaschinen ein Erregerfeld benötigt wird.Bevor eine Synchronmaschine ans Netz geschaltet wird, muss sie mit dem Netz synchronisiert werden. Im Generatorbetrieb läuft die Maschine allgemein mit relativ konstanter Drehzahl. Synchronmotoren müssen dagegen oft in ihrer Drehzahl variabel sein. Um einen Synchronmotor stufenlos in der Drehzahl regeln zu können, wird Leistungselektronik wie z. B. Frequenzumrichter verwendet. Ein Drehgeber (Strichgeber, Resolver) erfasst im Betrieb ständig die Läuferstellungsänderung. Daraus ermittelt die Steuerungselektronik die tatsächliche Drehzahl. Bei Belastung läuft der Läufer des Synchronmotors dem Drehfeld im Winkel, dem Polradwinkel, hinterher. Im Generatorbetrieb ist der Polradwinkel positiv in Drehrichtung, eilt also vor. Synchronmaschinen können Blindleistung aufnehmen oder abgeben. Dadurch kann die Maschine zudem zur Blindleistungskompensation verwendet werden. Das Blindleistungsverhalten lässt sich über die Erregung beeinflussen.Die Synchronmaschine kam ab Mitte des 19. Jahrhunderts als Einphasen-Generator zur Versorgung von Beleuchtungsanlagen zum Einsatz. 1887 entwickelten Friedrich August Haselwander und der US-Amerikaner Charles Schenk Bradley unabhängig voneinander den dreiphasigen Synchrongenerator. Bei den Entwicklungen bildeten sich die Bauformen der Schenkelpol- und Vollpolmaschine aus. Ein Mitgründer der Brown, Boveri AG, Charles E. L. Brown, gilt als Erfinder des Walzenläufers, mit in Nuten am Umfang verteilter Erregerwicklung. Die Weiterentwicklung der Synchronmaschine hing stark mit dem Ausbau der Energieversorgung und dem Bedarf von immer leistungsstärkeren Generatoren zusammen. Zuerst entstanden Einzelpol- beziehungsweise Schenkelpolmaschinen, da diese geeignet waren, mit den langsamlaufenden Kolbendampfmaschinen als Antriebsmaschine, Elektrizität zu erzeugen. Als die Dampfturbinen die Kolbendampfmaschinen ersetzten, kamen die schnelllaufenden walzenförmigen Vollpolläufer zum Einsatz. Unabhängig davon wurden in der Industrie schon immer Synchronmaschinen eingesetzt, wenn eine konstante Antriebsdrehzahl oder Phasenschieberbetrieb benötigt wurde