同步发电机按其励磁方式可划分为他励和自励两大类。

他励同步发电机的励磁电流，是由同步发电机本身之外的单独电源提供的，通常是由一小容量的同轴励磁机供电。在这种系统中，同步发电机组需带有直流励磁机，维护管理很麻烦。由于这种带直流励磁机的励磁方式在可靠性和使用上存在固有的缺陷，因此现在已很少采用。

自励同步发电机是目前地下工程上使用最多的交流发电机。这种同步发电机的励磁电流不是由外来的直流电源供给，而是取之于同步发电机本身输出功率的一部分，经过适当的整流变换后供给的。根据负载电流的大小及相位共同对发电机励磁进行调整的同步发电机称为相复励自励恒压同步发电机。自励同步发电机自励回路的单相原理图，如图1所示。由于用静止的整流元件代替了旋转的直流励磁机，这就增加了可靠性，使维护管理简便，在地下工程上得到了广泛的应用。

我们把自励发电机（在转速达到额定值、输出端断开的情况下）利用本身的剩磁，通过磁电作用而建立起电压的过程称为发电机的自励起压。图2为自励起压特性曲线。图2(a)中曲线1为同步发电机的空载特性曲线 U_g=f(I_L)；曲线2为自励回路的理想励磁特性曲线I_L=f(U_g)。

同步发电机自励起压过程如图2(a)所示，由于磁滞现象，在转于磁极上留有剩磁。当发电机组起动时，发电机定子绕组将感生剩磁电压 U_r,U_r加在自励回路上，经过整流在发电机励磁绕组WE中产生一定的励磁电流 I_L1;I_L1将在转子中产生对应的磁通，这一磁通在发电机定子绕组中感生电压U₁;U₁通过自励回路又在WE中又产生I_L2,I_L2又感生更高的电压 U₂········。如此循环，构成正反馈，逐渐提高发电机的空载电压，最后到达稳定的交点A，此时发电机电压即为空载电压U₀。