Принципиальной особенностью синхронного генератора, подключенного к сети постоянного напряжения и постоянной частоты, является способность автоматически (без участия операторов) поддерживать постоянной частоту вращения своего ротора. Мощность, отдаваемая генератором в сеть, будет определяться механическим моментом, развиваемым турбиной, вращающей ротор. В случае изменения этого механического момента, приводящего во вращение ротор, генератор без участия каких-либо внешних сил автоматически изменяет свой собственный электромагнитный момент, который противодействует вращению генератора. Сумма этих двух моментов становится равной нулю, и генератор продолжает вращаться с постоянной синхронной скоростью.

Состояние генератора с новым соотношением вращающего (от турбины) и тормозящего (внутреннего электромагнитного) моментов характеризуется так называемым углом нагрузки (Θ). Эта зависимость носит название угловой характеристики (рис. 2.11) и представляет собой функцию тормозящего электромагнитного момента (М_эм) генератора, или электромагнитной мощности:

P_эм = М_эмW₁,

 где W₁ — угловая скорость ротора,  от внутреннего угла нагрузки (Θ).

Для турбогенераторов угловая характеристика очень близка к синусоиде. Рабочая точка, при которой функционирует генератор, обозначена индексом номинального режима (Θ_ном и P_эм.ном) причем Θ_ном выбирается таким, чтобы отношение максимума синусоиды (P_эм.max) к P_эм.ном было в пределах 1,5—1,8. Сама мощность P_эм.max и соответствующий ей максимальный момент (M_эм.max) — это максимально возможная мощность и максимально возможный тормозящий электромагнитный момент, развиваемые данным синхронным генератором.

В области углов Θ от 0 до 90° синхронный генератор способен самостоятельно поддерживать синхронное вращение. За пределами угла 90° он теряет эту способность и выпадает из синхронизма. Способность са­мосинхронизировать свое вращение характеризуется удельной синхронизирующей способностью (Р_с), которая показана (см. рис. 2.11) штриховой линией.