Đặc tính mang tải hay còn gọi là đặc tính ngoài: U = f(I) ; (I_t = const ; cosφ = const ; n = const) của máy phát điện đồng bộ là quan hệ điện áp U trên cực máy phát và dòng điện tải I. khi tính chất tải không đổi (cos φ_t = const), tần số và dòng điện kích từ máy phát không đổi. Sự thay đổi biến áp phụ thuộc nhiều vào góc φ và là một hệ quả của phản ứng phần ứng.
Ta thấy khi tải tăng, đối với tải cảm và trở, điện áp giảm (tải cảm điện áp giảm nhiều hơn), đối với tải dung điện áp tăng lên. Bằng đồ thị, ta thấy rằng, điện áp máy phát phụ thuộc vào dòng điện và đặc tính của tải.
Đường đặc tính ngoài của máy phát khi I_kt = const (E₀ = const) và cos φ_t  không đổi, với các hệ số công suất khác nhau. Khi tải có tính chất cảm, phản ứng phần ứng dọc trục khử từ làm từ thông tổng giảm do đó đặc tính ngoài dốc hơn tải điện trở. Để giữ điện áp U bằng định mức, phải thay đổi E₀ bằng cách điều chỉnh dòng điện kích từ.

                     

Hình 3-11. Đặc tính mang tải của MFĐ ĐB 3 pha

Độ biến thiên điện áp đầu cực của máy phát khi làm việc định mức so với khi không tải xác định như sau:
                  
Độ biến thiên điện áp ∆U% của máy phát đồng bộ có thể đạt đến vài chục phần trăm vì điện kháng đồng bộ X_đb khá lớn.

                    

Hình 3-12. Đặc tính mang tải hỗn hợp của MFĐ ĐB 3 pha