交流發(fā)電機必須配有電壓調(diào)節(jié)器與之配合工作。這是因為交流發(fā)電機在結(jié)構(gòu)一定及磁場強度不變的條件下，其輸出電壓大小與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速成正比，而發(fā)電機由發(fā)動帶動，其轉(zhuǎn)速則是由發(fā)動機轉(zhuǎn)速所決定。
汽車正常行駛時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍很大，這勢必對發(fā)電機輸出電壓的大小有很大影響，為使發(fā)電機電壓在不同的轉(zhuǎn)速下均能保持一定，且能隨發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化而自動調(diào)節(jié)，使電壓值保持在某一特定范圍，就必須裝置電壓調(diào)節(jié)器。而它的正常工作，對保證整個汽車電氣系統(tǒng)的正常工作和對延長汽車電氣設(shè)備的使用壽命關(guān)系極大，其輸出電壓（或充電電壓）對蓄電池的使用壽命也影響很大。
二、機械觸點式電壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)及工作原理
汽車在運行過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化范圍很大，由于發(fā)電機與發(fā)動機的傳動比是固定的，所以發(fā)電機的轉(zhuǎn)速將隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化而變化，發(fā)電機的端電壓也將隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化而在很大范圍內(nèi)變化。發(fā)電機對用電設(shè)備供電和向蓄電池充電，都要求其電壓穩(wěn)定，因此必須對發(fā)電機的輸出電壓進行調(diào)節(jié)，使之保持在某一數(shù)值基本不變。
由于發(fā)電機的輸出電壓U=Cnφ，對于某一臺發(fā)電機來說，c是常數(shù)。在工作過程中，轉(zhuǎn)速n是不斷變化的，要使發(fā)電機端電壓保持恒定，可以通過改變磁通φ的大小來進行調(diào)節(jié)，而磁通變的大小是由勵磁電流來決定的。因此，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速n升高時，可以減小勵磁電流使用權(quán)磁通減小，保持發(fā)電機的輸出電壓不變；反之，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，增大勵磁電流，因此電壓調(diào)節(jié)器的作用就是在發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化時，自動改變勵磁電流的大小，使發(fā)電機輸出電壓保持不變。
電壓調(diào)節(jié)器分為觸點式和電子式2類，觸點式又有雙級式和單級之分。
（一）雙級式（FT61型）電壓調(diào)節(jié)器構(gòu)造及工作原理
由于硅整流交流發(fā)電機的定子繞組具有一定的感抗，使發(fā)電機輸出電流能自動地得到限制，因而不需另加節(jié)流器。同時，因硅二極管具有單相導(dǎo)電性，而沒有逆流，可以阻止蓄電池的電流倒流入發(fā)電機，所以也無需另加斷流器。但發(fā)電機的電壓，則是隨著轉(zhuǎn)速的增高而升高的，必須有節(jié)壓器進行調(diào)節(jié)，所以在硅整流發(fā)電機上配備的調(diào)節(jié)器，只是1組節(jié)壓器。
有的硅整流發(fā)電機上（如汽車上所裝配的24V硅整流發(fā)電機）配備著FT62型調(diào)節(jié)器，這種調(diào)節(jié)器只是將原來三聯(lián)調(diào)節(jié)器中的1組節(jié)壓器抽出使用權(quán)用，而它的構(gòu)造以及工作原理與節(jié)壓器基本相同。以FT61型調(diào)節(jié)器為例，對其構(gòu)造及工作情況進行說明。
FT61型調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)：調(diào)節(jié)器的磁軛與鐵心鉚固在一起，鐵心上繞有磁化線圈，動鐵的左端上、下各有一片觸點（稱為活動觸點），活動觸點與低速觸點支架的觸點組成了低速觸點K-1，與搭的觸點組成了高速觸點K-2，動鐵的另一端用彈簧拉緊，使K-1為常閉觸點，K-2為常開觸點。調(diào)節(jié)器上有加速電阻R-1、附加電阻R-2和溫度補償電阻R-3。FT61型雙級觸點式調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)及電路連接情況如圖1所示。
雙級觸點調(diào)節(jié)器平時靠彈簧的拉力，使上面的一對觸點保持在閉合狀態(tài)（如圖2所示）。其它構(gòu)造如鐵芯線圈，加速電阻R-1、磁場附加電阻R-2、線圈附加電阻R-3（主要起溫度補償作用），基本上與單級節(jié)壓器相同。
FT61型調(diào)節(jié)器與硅整流發(fā)電機的接線方法如圖3所示。調(diào)節(jié)器、發(fā)電機的內(nèi)部經(jīng)路及用電部分線路如圖4所示。工作情況如下：
1．發(fā)電機轉(zhuǎn)速很低（發(fā)電機電壓低于蓄電池電壓）時，由于轉(zhuǎn)子磁極保持剩磁能力較差，磁場繞組應(yīng)先由蓄電池進行激磁。因此，只要點火開關(guān)接通，激磁電路接通。而且在發(fā)電機轉(zhuǎn)動時，只要發(fā)電機的電壓低于蓄電池的電壓，磁場繞組的電流都由蓄電池供給。其電路為：蓄電池正極→電流表→點火開關(guān)→調(diào)節(jié)器火線接柱→觸點①和支架→調(diào)節(jié)器磁場接柱→發(fā)電機磁場接柱→磁場繞組→“接鐵”接柱→蓄電池負(fù)極。
這時因激磁電流較強，發(fā)電機轉(zhuǎn)動時，電機即能建壓，而且其電壓將隨著轉(zhuǎn)速的增高而很快升高。發(fā)電機電壓低于蓄電池的電壓時，用電部分由蓄電池供電。其電路為：蓄電池正極→電流表→用電設(shè)備→接鐵→蓄電池負(fù)極。
2．發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時，可分2種情況；
（1）發(fā)電機電壓高于蓄電池電壓（但還未超過限額電壓）時，發(fā)電機磁場繞組→硅二極管和元件板→“電樞”接柱→點火開關(guān)→調(diào)節(jié)器火線接柱→觸點①和支架→調(diào)節(jié)器磁場接柱→發(fā)電機磁場接柱→磁場繞組→“接鐵”接柱→后端蓋、硅二極管→定子繞組。
此時調(diào)節(jié)器鐵芯線圈的電流也由發(fā)電機供給。其電路為：發(fā)電機定子繞組-硅二極管和元件板→“電樞”接柱→點火開關(guān)→調(diào)節(jié)器火線接柱→加速電阻R-1→鐵芯線圈和線圈附加電阻R-3→接鐵→后端蓋、硅二極管→定子繞組。
由于調(diào)節(jié)器鐵芯線圈，通過電阻R-1與R-3和發(fā)電機“+”、“-”兩端并聯(lián)，承受著發(fā)電機的全部電壓，故調(diào)節(jié)器鐵芯線圈的電壓，將隨著電機電壓的變化而變化。當(dāng)發(fā)電機的電壓未超過限額時，鐵芯上的電磁吸力就不能克服活動觸點臂彈簧的拉力，觸點①就保持在閉合狀態(tài)。發(fā)電機的電壓高于蓄電池電壓時，用電部分由發(fā)電機供電，并向蓄電池充電。
（2）發(fā)電機的電壓超過限額時，調(diào)節(jié)器鐵芯的吸力增強，克服活動觸點臂彈簧的拉力，使觸點①張開（注意：此時觸點②并未閉合），在磁場電路中便自動地接入電阻R-1和R-2。此時磁場電路為：發(fā)電機定了繞組→硅二極管和元件板→電樞接柱→點火開關(guān)→調(diào)節(jié)器火線接柱→加速電阻R-1和附加電阻R-2→調(diào)節(jié)器“磁場”接柱→發(fā)電機“磁場”接柱→磁場繞組→“接鐵”接柱→后端蓋、硅二極管→定子繞組。
由于磁場電路中接入R-1、R-2，共計9.5Ω的電阻，使磁場電流減小，磁場削弱，發(fā)電機輸出電壓隨之下降。電壓降低后，通過鐵芯線圈的電流減小，當(dāng)電壓低于限額時，鐵芯吸力又小于彈簧的拉力，觸點①又重新閉合，磁場電流因不再經(jīng)過附加電阻，發(fā)電機輸出電壓又重新升高。當(dāng)電壓超過限額時，觸點①又被拉開，如此循環(huán)。此過程與單級觸點節(jié)壓器完全一樣，即觸點①的不斷開閉，附加電阻交替在磁場電路中接入和隔開，使發(fā)電機輸出電壓在限額上下和微弱脈動，保證了工作電壓基本恒定的要求。
發(fā)電機高轉(zhuǎn)速時，第2級觸點參加工作。由于發(fā)電機的電壓繼續(xù)升高，調(diào)節(jié)器鐵芯吸力便繼續(xù)增強，把活動觸點臂吸得更低，使觸點②閉合。此時，原來通過磁場繞組的電流，因觸點②閉合接鐵被短路，直接流回定子繞組，其電路為：發(fā)電機定子繞組→硅二極管和元件板→“電樞”接柱→點火開關(guān)→調(diào)節(jié)器火線接柱→加速電阻R-1和附加電阻R-2→支架、觸點②→接鐵-后端蓋、硅二極管→定子繞組。
由于磁場電路被短路，如圖5所示，當(dāng)觸點②閉合時，磁場繞組中不再通過電流，磁場則消失至只剩下少量殘磁、發(fā)電機電壓則很快下降。當(dāng)電壓下降時，調(diào)節(jié)器鐵芯吸力也減弱，活動觸點臂在彈簧的拉力的作用下，又把觸點②斷開（活動觸點保持在中間位置），使經(jīng)過R-1、R-2的磁場電路又被接通，電壓又隨之升高，超過限額后，觸點②又閉合，磁場繞組又被短路，這種過程重復(fù)下去，觸點②便不斷振動，使發(fā)電機電壓不再隨轉(zhuǎn)速的升高在而增高。
通過上述可知，FT61型調(diào)節(jié)器是一組雙級觸點節(jié)壓器，它在發(fā)電機是民壓達到限額后的全部轉(zhuǎn)達速范圍內(nèi)兩面三刀對觸點配合工作。其工作過程是：在發(fā)電機低轉(zhuǎn)速或中等負(fù)荷的情況下，一般是觸點①工作，它是利用觸點①的不斷開閉，使附加電阻交替在磁場電路中接入和隔出的辦法來限制發(fā)電機的電壓，而在高轉(zhuǎn)速和小負(fù)荷或無負(fù)荷的情況下，般是觸點②工作，它是利用觸點②的不斷開閉，使磁場電路間斷被短路的辦法來限制發(fā)電機的電壓。從而保證了發(fā)電機電壓達到限額后的全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，用電設(shè)備恒定電壓的要求。
雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器，供發(fā)電機磁場用的附加電阻，比單級觸點式節(jié)壓器的附加電阻值要小得多，一般約為1/7～1/10。從前述節(jié)壓器的工作特性中已知，增加調(diào)節(jié)器的附加電阻值，是提高發(fā)電機工作的最高轉(zhuǎn)速惟一有效的辦法，而附加電阻串聯(lián)在電機的磁場電路中，與觸點工聯(lián)，它的數(shù)值越大，在觸點長開時，磁場線圈中的自感電動勢也就超大，致使觸點燒蝕。在電壓調(diào)節(jié)器中，附加電阻值是取大還是取小，這是相互矛盾的2個方面。為了滿足發(fā)電機能在較高的轉(zhuǎn)速下工作，同時又能減小觸點間的火花，便采用雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器。
雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器能提高發(fā)電機的最高使用權(quán)用轉(zhuǎn)速，是因為當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器在第1對觸點工作時，由于附加電阻很小，地發(fā)電機轉(zhuǎn)速不斷升高的過程中，即使觸點①始終張開，附加電阻直接入磁場電路，發(fā)電機電壓合肥市會隨轉(zhuǎn)速的升高而升高，也就是說，限制不住發(fā)電機的電壓，所以電機的最高使用轉(zhuǎn)速比單級觸點式調(diào)節(jié)器低許多。但這種調(diào)節(jié)器還有第2對觸點，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到附加電阻所能控制的極限轉(zhuǎn)速時，第2對觸點就開始工作。第2對觸點由原來的張開轉(zhuǎn)為閉合時，發(fā)電機的磁場繞組由原來有激磁電流變?yōu)楸欢探樱炊搪罚＜ご烹娏鳑]有了，發(fā)電機就靠剩磁來產(chǎn)生電壓，剩磁很小，就相當(dāng)于附加電阻很大，所以調(diào)節(jié)器不能工作時的發(fā)電機轉(zhuǎn)速可以提高，遠遠超過實際發(fā)電機所能達到的最高轉(zhuǎn)速。
雙級觸點式電壓調(diào)節(jié)器能減小觸點間的火花，是因為當(dāng)?shù)?/SPAN>1對觸點由閉合轉(zhuǎn)為長開狀態(tài)時，發(fā)電機磁場電路串入電阻R-1、R-2，激磁電流減小。但由于附加電阻很?。ü?/SPAN>9.5Ω），激磁電流減小得不多，就是說電流的變化率不大，因而在觸點張開的瞬間，磁場繞組產(chǎn)生的自感電動勢大大減小。同時部分自磁場繞組產(chǎn)生的自感電動勢大大減小。同時部分自感電流勢對電阻R-1、R-2放電。作用在觸點上的自感電動勢和自感電流更相應(yīng)減小，因而減弱了火花，起到了保護第1對觸點的作用。
當(dāng)?shù)?/SPAN>2對觸點工作時，觸點由張開轉(zhuǎn)為閉合，發(fā)電機磁場由原來通過電阻R-1、R-2供給的激磁電流變?yōu)槔@組被短路，激磁電流要消失。這時，磁場繞組中將產(chǎn)生自感電動勢，由于原來的激磁電流就很小，所以這個自感電動勢也很小，這個很小的自感電動勢并通過已閉合的第二對觸點放電。當(dāng)觸點再由閉合轉(zhuǎn)為張開時，放電已接近結(jié)束，所以這時觸點間也不會產(chǎn)生火花。
雙級觸點式調(diào)節(jié)器適用轉(zhuǎn)速范圍大，觸點火花小的情況，但由于存在著兩級調(diào)節(jié)值，其差值又必須很小（12V系列不超過0.5V，24V系列不超過1V），因而高速隙給調(diào)整和維修都帶來一定困難，且容易產(chǎn)生觸點燒壞等故障。
（二）單級觸點式調(diào)節(jié)器的構(gòu)造及工作原理
如圖6為FT111型單級式電壓調(diào)節(jié)器電路圖。電路中主要增加了軛流線圈L-1、二極管和電容器組成的滅弧系統(tǒng)。其工作原理如下：K打開，勵磁繞組中產(chǎn)生很高的自感電動勢，該自感電流經(jīng)VD、L-1、勵磁繞組構(gòu)成回路，起到了續(xù)流作用，保護了觸點。與此同時，流過L-1和L-2的電流產(chǎn)生的電磁方向相反，產(chǎn)生退磁作用，可加速觸點的閉合。另外，在觸點兩端通過L-1，并聯(lián)一電容器用來吸收自感電動勢，同時也減小了觸點火花。
（轉(zhuǎn)載）
