발전기 가능출력곡선(Generator Capability Curve)

전력계통에 병렬로 연결되어 운전되는 교류발전기에서의 출력은 전압이 아니라 부하각에 따라 결정된다. 

발전기의 전압은 병렬운전되는 발전기들의 무효전력 분담을 변화시킨다. 

위의 그림은 발전기 가능출력곡선이라고 불리는 그래프이다. 유효전력을 횡축에, 무효전력을 종축에 표시하여 발전기가 낼 수 있는 출력을 나타내는데, 발전기의 출력은 과여자 제한곡선 안쪽 및 부족여자 제한곡선 안쪽에서만 낼 수 있다.  

발전기의 전압은 여자전류의 양에 따라 결정된다. 여자전류의 양을 적당히 조절하면 역률이 1 이 되는 지점이 있는데, 이 때 흐르는 여자전류가 적정 여자전류이다. (전력계통에는 송전선의 충전전류나 변압기의 인덕턴스, 역률이 나쁜 부하 등에 의해 무효전력이 흐르게 된다. 무효전력은 부하에 의해서 결정되므로, 여자전류를 변화시켜서 무효전력량을 바꾸면 같은 계통에 연결된 다른 발전기와의 무효전력 분담이 바뀌게 된다.)

하지만 이 여자전류보다 더 많은 전류를 흘리거나(과여자), 적은 전류를 흘리면(부족여자) 발전기는 무효전력을 공급하거나 소비하는 상태가 된다. 

여자전류를 늘리면(전압을 높이면) 지상운전 상태가 되고 무효전력을 공급하는 상태가 된다. 하지만 여자전류를 계속 늘리게 되면 회전자(계자)에 과도한 열이 발생하게 된다. 따라서 지상운전일 때에는 회전자권선의 온도상승한도 안에서 운전을 해야 한다.

여자전류를 감소시키면(전압을 낮추면) 진상운전 상태가 되고, 무효전력을 소비하는 상태가 된다. 여자전류를 계속 낮추게 되면 발생하는 전압도 낮아지고 동기화력이 감소되어 동기탈조(脫調)의 위험이 있다. 또한 회전부 단부가 회전자 자속으로 자기포화되지 않고, 고정자 누설자속의 통로가 되어, 고정자 철심단부가 와전류로 인해 국부적으로 온도가 상승된다. 따라서 지상운전보다 좀 더 엄격한 제한이 있다. 

위의 가능출력곡선은 수소 냉각 방식을 채택한 2극 20,000V 50Hz 638MW발전기의 가능출력곡선이다. 발전기 내부의 수소 압력이 높아지면 냉각 효과도 커지므로 출력을 낼 수 있는 용량이 증가한다.

수용가에서는 무효전력을 소비하는 유도성 부하가 많기 때문에, 발전소에서는 보통 무효전력을 공급하기 위하여 지상운전을 한다. (과여자)

야간 경부하시에는 송전선의 정전용량 등에 따른 용량성 부하가 많아져서, 계통의 전압이 상승되므로 분로리액터, 유도전압조정기, 동기조상기 등의 운전을 하기도 한다. 하지만 이런 방식은 비용이 들고 손실이 많아지기 때문에 발전기의 여자전류를 감소시켜서 진상운전을 하기도 한다. (부족여자)

유효전력에 대한 부하전류가 많아지면, 전기자 권선에 열이 발생하므로 전기자 권선 열 제한구역은 부하전류에 의한 제한이라고 할 수 있다.