Процесс подключения генератора к сети, называемый синхронизацией, является важной и ответственной операцией. Схема включения синхронного генератора в сеть представлена на рис. 5.29.
Для анализа процессов при включении генератора воспользуемся простейшей схемой замещения (рис. 5.30, а), в которой синхронный генератор представлен источником ЭДС 
с внутренним сопротивлением 
, а сеть - эквивалентным генератором бесконечной мощности с напряжением 
.
За положительное направление напряжения 
и ЭДС 
примем направление обхода контура «генератор-сеть» по часовой стрелке, тогда при разомкнутом выключателе К на его зажимах будет действовать ЭДС
,
которая определяется взаимным положением векторов 
и 
(рис. 5.30, б).
Если перед включением выключателя выполнить условия:
- чередование фаз генератора и сети одинаковые (векторы
и 
вращаются в одну сторону);
- частоты ЭДС генератора
и напряжения сети 
равны (векторы 
и 
неподвижны относительно друг друга); - модули векторов
и 
равны, а по фазе они сдвинуты на 180°,
то ЭДС 
между контактами выключателя К будет равна нулю. Поэтому после включения генератора в сеть ток якоря останется равным нулю,
,
и генератор будет продолжать работать в режиме холостого хода.
Описанный способ включения генератора в сеть называется точной синхронизацией.
Несоблюдение условий точной синхронизации может вызвать серьезную аварию из-за возникновения значительного тока 
и связанного с ним электромагнитного момента 
.
Существует несколько аппаратных средств, позволяющих реализовать условия точной синхронизации. Простейшим из них является ламповый синхроноскоп. Схема включения генератора в сеть с помощью лампового синхроноскопа представлена на рис. 5.31.
Порядок включения следующий. Регулируя частоту вращения ротора, доводят ее до близкой к синхронной. Затем генератор возбуждают. Ток возбуждения 
устанавливается близким к 
, так чтобы напряжение генератора 
и напряжение 
были равны. Лампы синхроноскопа находятся под напряжением, определяемым величиной ЭДС 
. Так как в общем случае частота вращения ротора n отличается от синхронной, то векторы 
и 
(рис. 5.30, б) будут вращаться относительно друг друга с частотой
,
что сопровождается изменением ЭДС 
в пределах от 0 до 2
.
Следовательно, лампы будут одновременно загораться и гаснуть с частотой 
.
Регулируя частоту вращения ротора, добиваются того, чтобы частота мигания ламп составляла 
. Включение генератора производят в момент, когда лампы погаснут.
Ламповый синхроноскоп позволяет контролировать также правильность чередования фаз. Если чередование фаз генератора и системы не совпадают, то лампы гаснут неодновременно.
Синхронизация с помощью лампового синхроноскопа применяется в случае генераторов малой мощности в лабораторных условиях. На электростанциях включение генераторов в сеть осуществляется с помощью автоматических синхронизаторов электромагнитного типа. Однако автоматические устройства не всегда могут быстро включить генератор в сеть, особенно в случае какой-либо аварии в сети, когда ее напряжение и частота меняются.
Для ускорения процесса включения генератора в сеть применяют способ грубой синхронизации или самосинхронизации. При самосинхронизации невозбужденный генератор с обмоткой возбуждения, замкнутой на активное сопротивление (рис.5.32), разгоняется первичным двигателем до подсинхронной частоты вращения и включается в сеть в произвольный момент времени. Затем подают возбуждение (ключ 
замыкают, а 
размыкают). Под действием тока возбуждения 
возникает синхронизирующий момент и генератор втягивается в синхронизм.
При самосинхронизации неизбежно возникают значительные толчки тока 
, так как включение невозбужденного генератора приводит к появлению ЭДС 
. Величина тока 
будет ограничиваться сопротивлением самого генератора и сети. Способом самосинхронизации включаются генераторы мощностью до 500 МВт.
