电力系统的主要需求是确保“电压稳定、频率稳定以及电能质量可靠”。励磁装置通过控制发电机的励磁，直接满足这三项需求，具体可以归纳为四个关键作用：
1.保持发电机输出电压的稳定（主要功能）
在电网运行过程中，负荷会随时发生变化，例如在用电高峰时负荷会增加，而在低谷时负荷则会减少。
当负荷增加时，发电机的定子电流会加大，从而加强定子绕组的“电枢反应”（定子磁场对转子磁场的抵消效应增强）。如果不对励磁进行调整，发电机的输出电压将显著降低。
当负荷减轻时，电枢反应减弱，发电机的输出电压会明显增加。
此时，励磁装置的自动电压调节器（AVR）会实时监控发电机的端电压：如果电压低于额定值，它会立即增加励磁电流，增强转子磁场，以抵消电枢反应，从而使电压回升；反之，当电压高于额定值时，则减少励磁电流，削弱转子磁场，使电压下降。通过这种动态调节，确保发电机的输出电压始终稳定在额定范围内（例如我国电网的额定电压为380V/10kV/220kV），以避免电压波动对用电设备产生影响。
2.调节发电机的无功功率，以维持电网电压稳定。
电力系统中的功率可分为“有功功率”和“无功功率”。有功功率主要用于驱动设备并提供能量，例如电机的运转和灯光的照明；而无功功率则用于建立磁场和维持电压，例如变压器和电机所需的励磁。发电机不仅是有功功率的输出源，也是无功功率的重要来源，且无功功率的调节完全依赖于励磁装置。
当电网的无功功率不足时（例如在大量电机启动时，会消耗大量无功来建立磁场），电网电压会下降。在这种情况下，励磁装置可以通过“过励磁”来运行——增大励磁电流，使发电机输出更多的无功功率，以弥补电网的无功不足，从而支持电网电压。
当电网中的无功功率过剩（例如在轻负荷情况下，发电机无法消耗的无功功率），电网的电压会升高。这时，励磁装置可以以“欠励磁”模式运行——即减少励磁电流，从而降低发电机的无功输出，甚至吸收少量无功，以达到平衡电网的无功供需。
通过调整无功功率，励磁装置不仅能够保持发电机自身的电压稳定，还能够帮助电网维持整体电压水平，防止区域性电压崩溃的发生。
3.增强电力系统的瞬态稳定性，以应对故障冲击。
电力系统可能会出现突发故障（如线路短路或设备跳闸），在这种情况下，若发电机的励磁不稳定，就容易引发“暂态失稳”，导致发电机转速迅速变化，甚至与电网脱离。此时，励磁装置可以通过“强励功能”迅速作出响应。
当电网出现短路故障时，发电机的端电压会瞬间大幅降低。此时，励磁装置中的强励单元会立刻输出大幅度的励磁电流（通常是额定励磁电流的2到5倍），迅速增强转子磁场，以帮助发电机在故障期间保持足够的电磁转矩，从而防止转速失控。
故障排除后，励磁装置会逐渐将励磁电流恢复到正常水平，使发电机平稳地过渡回正常运行状态。
强励功能就像是给发电机提供“紧急支援”，可以显著增强电力系统应对故障的能力，降低大范围停电的风险。
4.实现发电机的平稳启动与停止以及安全保护措施。
启动阶段：在发电机启动时，励磁装置需要按照“预励磁”的步骤，首先向转子绕组输出小电流，逐步建立磁场，以避免因突然施加大电流而产生过大的电磁力，导致绕组损坏。同时，通过对励磁的调节，使发电机的电压缓慢上升至额定值，为并网做准备。
停机阶段：发电机停机时，励磁装置需要启动“灭磁程序”。此过程中，会断开励磁回路，并通过灭磁电阻消耗转子绕组内剩余的磁场能量，以防止磁场的突然消失导致转子绕组产生高电压（可能会击穿绝缘），从而保证设备的安全。
故障保护：当励磁系统出现异常情况（例如励磁过流、过电压、失去磁性或绝缘损坏）时，励磁装置的保护单元会迅速启动。轻微情况下会触发报警，以提醒运维人员；严重情况下则会切断励磁电源、跳开灭磁开关，甚至联动发电机停机，以防止故障进一步扩大（例如励磁过流可能损坏晶闸管，或失磁可能导致发电机不稳定）。
