L'alternateur est réversible ; il peut fonctionner comme générateur ou comme moteur . Lorsqu'on l'utilise comme moteur (en le raccordant à une source de tension triphasée), on l'appelle moteur synchrone.
Comme le nom l'indique, le rotor de ce moteur tourne en synchronisme avec le champ tournant du stator, c'est-à-dire à la même vitesse que ce champ . Cette vitesse est donc liée à la fréquence de la source et comme cette fréquence est constante, la vitesse du moteur est rigoureusement constante . Elle ne varie ni avec la charge, ni avec la tension de la source .
Cependant, l'utilisation du moteur synchrone dans la plupart des applications industrielles ne tient généralement pas au fait que sa vitesse est constante, mais elle dépend surtout de ses propriétés électriques tout à fait particulières, comme nous le verrons dans ce chapitre . La plupart des moteurs synchrones ont une puissance comprise entre 150 kW (200 hp) et 15 MW (20 000 hp) et leur vitesse synchrone est habituellement comprise entre 180 et 450 r/min. Ils sont donc surtout utilisés dans l'industrie lourde . À l'autre extrémité du spectre de puissance, on trouve des moteurs synchrones minuscules qui servent à entraîner les minuteries et les horloges.