El principi de funcionament d'un grup electrògen es basa en la llei de la inducció electromagnètica i el principi de conversió d'energia. El seu nucli és impulsar el rotor del generador perquè giri utilitzant energia mecànica, generant una força electromotriu induïda en els bobinatges de l'estator, de manera que produeix energia elèctrica. Aquest procés es pot dividir en quatre etapes clau: entrada d'energia, transmissió mecànica, inducció electromagnètica i sortida d'energia elèctrica.
Etapa d'entrada d'energia La font d'energia per a un grup electrògen solen ser els combustibles fòssils (dièsel, gas natural) o fonts d'energia renovables (energia eòlica, hidroelèctrica). Prenent com a exemple un grup electrògen dièsel, el combustible dièsel es barreja amb l'aire al cilindre, es comprimeix i s'encén, produint gas d'alta-temperatura i alta-pressió que impulsa el pistó en un moviment lineal alternatiu. Aquest moviment lineal es converteix després en el moviment de rotació del cigonyal mitjançant un mecanisme de biela. En aquest procés, l'energia química del combustible es converteix en energia tèrmica mitjançant la combustió, i després en energia mecànica a través de l'estructura mecànica, proporcionant energia per a la generació d'energia posterior.
Etapa de transmissió mecànica El moviment de rotació del cigonyal impulsa directament el rotor del generador a través d'un acoblament. El rotor està format habitualment per imants permanents o electroimants, la funció dels quals és establir un camp magnètic. En un generador síncron, el camp magnètic del rotor gira en relació als bobinatges de l'estator, creant un canvi en el flux magnètic; en un generador asíncron, el rotor genera un camp magnètic a través del corrent induït. L'eficiència del sistema de transmissió mecànica afecta directament el rendiment global del grup electrògen. Per tant, cal garantir una alineació precisa de l'acoblament i una transmissió suau per reduir la pèrdua d'energia.
Etapa d'inducció electromagnètica Quan el camp magnètic del rotor talla els bobinatges de l'estator, es genera una força electromotriu induïda (EMF) als bobinats de l'estator d'acord amb la llei de Faraday d'inducció electromagnètica. Els bobinatges de l'estator generalment adopten una estructura de bobinatge trifàsic per generar un corrent altern trifàsic simètric. La magnitud de la CEM induïda és proporcional a la força del camp magnètic, la velocitat del rotor i el nombre de voltes de bobinat. Per exemple, en una xarxa elèctrica de 50 Hz, la velocitat del rotor d'un generador síncron s'ha de controlar amb precisió a 3000 rpm (generador de dos-pols) o 1500 rpm (generador de quatre-pols) per garantir una freqüència de sortida estable.
Etapa de sortida de potència El corrent altern generat pels bobinatges de l'estator és conduït a través d'anells i raspalls. Després que el regulador de tensió estabilitzi la tensió de sortida, es connecta a la càrrega o a la xarxa elèctrica mitjançant un interruptor automàtic. El regulador de tensió controla la tensió de sortida ajustant el corrent d'excitació del rotor per mantenir-lo constant sota canvis de càrrega. Per exemple, quan un augment de la càrrega provoca una caiguda de tensió, el regulador augmenta el corrent d'excitació, reforça el camp magnètic del rotor i, per tant, augmenta la tensió de sortida.