发电机并网运行时，转子在原动轮驱动作用下以同步转速旋转，形成转子旋转磁场Qf，而此时定子线圈内流过频率为50Hz的交变电流，此交变电流在线圈两端产生磁动势，形成定子交变磁场Qδ。发电机正常运行时，带一定有功功率，此时转子磁场Qf属于驱动磁场，Qf超前于Qδ一个角度（即功角δ），转子磁场拖着定子交变磁场Qδ以同步转速旋转，从而形成稳定发电状态。功角δ反映出发电机所带负荷的大小。

当原动力减少时，转子旋转磁场与定子电枢磁场平衡被打破，功角δ逐步减小，发电机向电网输送的功率也减少，直至转子旋转磁场与定子电枢磁场形成新的稳定夹角，此时发电机的功角δ和输出的电功率较小。当发电机输入的功率仅能抵消空载损耗时，功角δ趋于零，发电机处于空载运行状态，不向电网输送有功功率。

当转子上的输入功率为零时，转子的阻尼绕组就成为转子的负载，使得功角δ为“负”，即转子磁场Qf变为落后于定子电枢磁场Qδ，使得Qδ拖着Qf转动，定子电枢磁场转矩变为驱动转矩，发电机运行在空载电动机状态，空载损耗由电网供给。

如果电机转轴上叠加机械负载转矩（即发电机转子带动水轮机转轮在水中旋转），转子磁场就更加落后，使功角δ的负值增大，为了达到新的功角平衡，定子电枢磁场转矩也增大，此时定子、转子电流增大，发电机将水轮机作为自身的负载运行在电动机状态，所有的能量均从系统中吸取，这就称为发电机的逆功率运行 。