Обычно совместно на одну сеть работают несколько синхронных генераторов и мощность любого из них намного меньше суммарной мощности всех остальных генераторов. Будем считать, что синхронный генератор подключают на параллельную работу с другими генераторами, суммарная мощность которых настолько велика по сравнению с мощностью подключаемого генератора, что при любых изменениях параметров этого генератора напряжение сети 
и ее частота 
остаются неизменными.
Рис. 94. Векторные диаграммы синхронного генератора, включенного на параллельную работу в сеть большой мощности:
а – при работе без нагрузки; б – при работе с нагрузкой
После подключения генератора в сеть при соблюдении всех условий синхронизации его ЭДС 
равна по значению и противоположна по фазе напряжению сети (рис. 94, а), поэтому ток в цепи генератора равен нулю, т. е. генератор работает без нагрузки. Механическая мощность приводного двигателя 
в этом случае полностью затрачивается на покрытие потерь х.х.: 
.
Отсутствие тока в обмотке статора синхронного генератора 
приводит к тому, что обмотка статора не создает вращающегося магнитного поля и в генераторе действует лишь магнитное поле возбуждения, вращающееся вместе с ротором с угловой частотой 
, но не создающее электромагнитного момента.
Если же увеличить вращающий момент приводного двигателя 
то ротор машины, получив некоторое ускорение, сместится относительно своего первоначального положения на угол 
в направлении вращения. На такой же угол в окажется сдвинутым вектор ЭДС генератора 
относительно своего положения, соответствующего режиму х.х. генератора (рис. 94, б).
Рис. 95. К понятию об электромагнитном моменте синхронного генератора
В результате в цепи статора появится результирующая ЭДС 
, которая создаст в цепи обмотки статора генератора ток 
. Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора и считать сопротивление этой обмотки чисто индуктивным, то ток 
, отстает по фазе от 
на угол 90° (рис. 94, б) и отстает по фазе от ЭДС на угол 
.
Ток создает магнитное поле, вращающееся синхронно с ротором и создающее вместе с полем ротора результирующее магнитное поле синхронной машины. Ось этого результирующего поля 
не совпадает с продольной осью полюсов ротора 
: в синхронном генераторе ось полюсов ротора опережает ось результирующего поля машины на угол (рис. 95, а).
Известно, что разноименные магнитные полюсы взаимно притягиваются, поэтому между намагниченными полюсами ротора и неявно выраженными полюсами вращающегося поля статора возникают силы магнитного притяжения 
(рис. 95, б).
Вектор этой силы на каждом полюсе ротора, направленный под углом 
к оси полюса, имеет две составляющие: 
– нормальная составляющая, направленная по оси полюсов, и 
– тангенциальная составляющая, направленная перпендикулярно оси полюсов ротора. Совокупность тангенциальных составляющих 
, на всех полюсах ротора создает на роторе синхронного генератора электромагнитный момент, направленный встречно вращающемуся магнитному полю:
, (21.1)
где 
– диаметр ротора.
Из полученного выражения следует, что электромагнитный момент синхронной машины является синусоидальной функцией угла и может быть представлен выражением
, (21.2)
где: 
– максимальное значение электромагнитного момента, соответствующее значению угла 
эл. град.
Электромагнитный момент 
, возникающий на роторе генератора, направлен встречно вращающему моменту приводного двигателя , т. е. он является тормозящим моментом. На преодоление этого момента затрачивается часть мощности приводного двигателя, которая представляет собой электромагнитную мощность
, (21.3)
где 
– угловая частота вращения ротора.
Таким образом, с появлением тока в обмотке статора синхронного генератора, работающего параллельно с сетью, генератор получает электрическую нагрузку, а приводной двигатель (турбина, дизельный двигатель и т. п.) получает дополнительную механическую нагрузку. При этом механическая мощность приводного двигателя расходуется не только на покрытие потерь х.х. генератора 
, но и частично преобразуется в электромагнитную мощность генератора 
, т. е.
. (21.4)
Следовательно, электромагнитная мощность синхронного генератора представляет собой электрическую активную мощность, преобразованную из части механической мощности приводного двигателя:
Что же касается активной мощности на выходе синхронного генератора 
, отдаваемой генератором в сеть, т. е.
,
то она меньше электромагнитной мощности на значение, равное сумме электрических потерь в обмотке статора 
и добавочных потерь 
при нагрузке
. (21.5)
Следовательно, мощность на выходе синхронного генератора (активная нагрузка) при его параллельной работе с сетью регулируется изменением вращающего момента приводного двигателя:
,
где: 
– угловая синхронная скорость вращения ротора синхронной машины, рад/с.
Если все слагаемые уравнения (21.4) разделить на угловую частоту 
, то получим уравнение моментов
. (21.6)
Из этого уравнения следует, что вращающий момент развиваемый приводным двигателем на валу генератора, равен сумме противодействующих моментов: момента х.х. 
, обусловленного потерями х.х. , и электромагнитного момента , обусловленного нагрузкой генератора.
Момент х.х. Мо для данного генератора постоянен 
, поэтому нагрузка синхронного генератора возможна лишь за счет вращающего момента приводного двигателя, когда его значение превышает момент х.х., т. е. при 
