Якорь генератора приводится во вращение каким-либо двигателем, развивающим вращающий момент Мг. При перемещении проводников обмотки якоря в магнитном поле полюсов в них индуктируется э. д. c., направление которой определяется правилом правой руки (рис. 153). Если якорь вращается с числом оборотов в минуту п, то в его обмотке индуктируется э. д. с., равная
E = CEn Φ. (138)
Если обмотку якоря через щетки замкнуть на какой-либо приемник энергии r (сопротивление нагрузки), то через этот приемник и обмотку якоря будет протекать ток I я, который в обмотке якоря по направлению совпадает с направлением э. д. с. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем полюсов будет создан электромагнитный момент М э, направление которого определяется правилом левой руки.
Таким образом, развиваемый машиной электромагнитный момент является тормозным, направленным встречно по отношению вращения якоря машины, так что для вращения последнего первичный двигатель должен развивать вращающий момент M 1, достаточный для преодоления электромагнитного тормозного момента, следовательно, машина потребляет механическую энергию.
В случае, когда наступает равновесие моментов, т. е. M 1 = M э, якорь машины вращается с неизменной скоростью. При нарушении равновесия моментов число оборотов якоря начнет изменяться. Если почему-либо момент первичного двигателя M 1 уменьшается, т. е. станет меньше электромагнитного момента генератора (M 1 < M э), то число оборотов якоря машины начнет уменьшаться. При этом будет понижаться как э. д. с., так и ток в обмотке якоря, что вызовет уменьшение тормозного электромагнитного момента генератора. В случае увеличения момента первичного двигателя (M 1 > M э) число оборотов якоря, а также э. д. с. и ток в его обмотке будут увеличиваться, что вызовет увеличение тормозного электромагнитного момента.
При нарушении равновесия моментов число оборотов якоря, э. д. с. и ток в его обмотке претерпевают изменения до восстановления равновесия моментов, т. е. пока электромагнитный момент генератора не станет равным вращающему моменту первичного двигателя.
Таким образом, любое изменение момента первичного двигателя, т. е. потребляемой генератором мощности, вызывает соответствующее изменение как электромагнитного момента генератора, так и вырабатываемой им мощности. Так же при изменениях нагрузки генератора потребуется соответствующее изменение момента первичного двигателя для поддержания постоянства числа оборотов якоря генератора.
Ток обмотки якоря I я, протекающий при нагрузке генератора, встречает на своем пути сопротивление внешней нагрузки r н, сопротивление обмотки якоря r об и сопротивление переходных контактов между щетками и коллектором r щ. Обозначив через r я внутреннее сопротивление машины, представляющее собой сумму сопротивлений обмотки якоря и щеточных контактов (r об + r щ), для тока в якоре можем записать:
Сопротивление r щ непостоянно и зависит от многих факторов, как-то: величины и направления тока, состояния коллектора, силы нажатия щеток на коллектор, скорости вращения. Падение напряжения в щеточных контактах остается примерно неизменным при изменениях нагрузки (принимается равным 2 в на пару угольных и графитных щеток). Поэтому внутреннее сопротивление машины r я также не является величиной постоянной при изменении нагрузки генератора.
Так как
I я r н = U,
где U — напряжение на зажимах генератора при нагрузке, то получим следующее уравнение равновесия э. д. с. для генератора:
U = E - I я r я. (140)
Из уравнения равновесия э. д. с. легко получить уравнение мощностей, т. е.
U I я = E I я - I 2я r я (141)
или
P 2 = P э - P об,
где Р 2 — полезная мощность генератора, отдаваемая потребителю электрической энергии;
Р э — внутренняя или электромагнитная мощность генератора, преобразованная им в электрическую;
Р об — потери мощности в обмотке якоря и щеточных контактах.
При холостом ходе генератора электромагнитная мощность равна нулю (Р э = 0), но для вращения якоря машины первичный двигатель должен затратить некоторую мощность Р 0, расходуемую на потери холостого хода. Мощность Р 0 складывается из потерь механических на трение в подшипниках и трение о воздух вращающихся частей машины Р мех и из потерь в стали на гистерезис и вихревые токи Р ст. В генераторах с самовозбуждением в мощность Р 0 входит также мощность, затраченная на создание магнитного потока, т. е. на возбуждение машины.
При нагрузке генератора первичный двигатель затрачивает мощность Р 1 равную Р 1 = Р э + Р 0.
Электромагнитный момент машины равен:
где 
— угловая скорость якоря, рад/сек.
Так как
то электромагнитный момент машины определится следующим выражением:
Величины а, Р и N постоянны для данной машины, поэтому выражение 
— некоторый постоянный для данной машины коэффициент.
Электромагнитный момент равен:
M э = k Φ I я, (144)
т. е. электромагнитный момент машины пропорционален произведению тока в якоре на магнитный поток полюсов.