利用導線切割磁力線感應出電勢的電磁感應原理，將原動機的機械能變?yōu)殡娔茌敵?。同步發(fā)電機由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。定子是發(fā)出電力的電樞，轉(zhuǎn)子是磁極。定子由電樞鐵芯，均勻排放的三相繞組及機座和端蓋等組成。轉(zhuǎn)子通常為隱極式，由勵磁繞組、鐵芯和軸、護環(huán)、中心環(huán)等組成。汽輪發(fā)電機的極數(shù)多為兩極的，也有四極的。
轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入直流電流，產(chǎn)生接近于正弦分布磁場（稱為轉(zhuǎn)子磁場），其有效勵磁磁通與靜止的電樞繞組相交鏈。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子磁場隨同一起旋轉(zhuǎn)、每轉(zhuǎn)一周，磁力線順序切割定子的每相繞組，在三相定子繞組內(nèi)感應出三相交流電勢。發(fā)電機帶對稱負載運行時，三相電樞電流合成產(chǎn)生一個同步轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)磁場。定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用，會產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。從汽輪機輸入的機械轉(zhuǎn)矩克服制動轉(zhuǎn)矩而作功。發(fā)電機可發(fā)出有功功率和無功功率。所以，調(diào)整有功功率就得調(diào)節(jié)汽機的進汽量。轉(zhuǎn)子磁場的強弱直接影響定子繞組的電壓，所以，調(diào)發(fā)電機端電壓或調(diào)發(fā)電機的無功功率必須調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子電流。
發(fā)電機的有功功率和無功功率幾何相加之和稱為視在功率。有功功率和視在功率之比稱為發(fā)電機的功率因數(shù)（力率），發(fā)電機的額定功率因數(shù)一般為0.85。
供給發(fā)電機轉(zhuǎn)子直流建立轉(zhuǎn)子勵磁的系統(tǒng)稱為發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。大型發(fā)電機勵磁方式分為：①它勵勵磁系統(tǒng)；②自并激勵磁系統(tǒng)。它勵勵磁是由一臺與發(fā)電機同軸的交流發(fā)電機產(chǎn)生交流電，經(jīng)整流變成直流電，給發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁。自并激勵磁是將來自發(fā)電機機端的交流電經(jīng)變壓器降壓，再整流變成直流電，作為發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁。