双级电磁振动式电压调节器工作原理见图9-6。图的上部即为双级电磁振动式电压调节器,它具有两对触点,中间触点是固定的,下动触点K1为动断触点,称为低速触点;上动触点K2为动合触点,称为高速触点。调节器设有附加电阻R
1、助振电阻R
2和温度补偿电阻R
3共3个电阻。
电压调节器的固定触点通过支架1和磁场接线柱与发电机转子中的励磁线圈相连。下动触点臂3则通过支架1和电枢接线柱及发电机正极接线柱相通。绕在铁心上的线圈一端搭铁,另一端则通过电阻与电枢接线柱相连。现按照发电机不同工况说明其工作原理:
闭合电源开关,当发电机转速较低,发电机电压低于蓄电池电压时,蓄电池的电流同时流经电压调节器线圈和励磁线圈。流经电压调节器线圈的电路为:蓄电池正极→电流表→电源开关→电压调节器电枢接线柱→R
2→电压调节器线圈→R
3→搭铁→蓄电池负极。
电流流入电压调节器线圈产生一定的电磁吸力,但不能克服弹簧张力,故低速触点K1仍闭合。这时流经励磁线圈电流的电路为:蓄电池正极→电流表→电源开关→调节器电枢接线柱→框架→下动触点K1→固定触点支架1→电压调节器磁场接线柱→发电机G接线柱→电刷和集电环→励磁线圈→集电环和电刷→发电机负极→搭铁→蓄电池负极。
当硅整流发电机转速升高,发电机电压高于蓄电池电压时,发电机向用电设备和蓄电池供电。同时向励磁线圈和调节器线圈供电,其电路有如下三条:
(1)发电机定子绕组→硅二极管及元件板→电源开关→电压调节器电枢接线柱→下动触点K2及支架1→电压调节器磁场接线柱→发电机G接线柱→电刷和集成环→励磁绕组→集电环和电刷→整流端盖和硅二极管→定子绕组。
(2)发电机定子绕组→硅二极管及元件板→电源开关→电压调节器电枢接线柱→电阻R
2→电压调节器线圈和电阻R
3→搭铁→整流端盖和硅二极管→定子绕组。
(3)充电电路和用电设备电路:定子绕组→硅二极管与元件板→“+”接线柱→用电设备或电流表与蓄电池(充电)→搭铁→整流端盖和硅二极管→定子绕组。
当硅整流发电机转速继续升高,发电机电压达到额定值时,调节器线圈的电压增高,电流增大,电磁吸力加强,铁心的磁力将下动触点K1吸下,使触点K1打开,磁场线圈电路不经框架,而经电阻R
2与R
1,由于电路中串入R
2和R
1,使励磁电流减小,磁场减弱,发电机输出电压随之下降。这时的励磁线路为:发电机正极→电源开关→电枢接线柱→电阻R
2→电阻R
3→磁场接线柱→励磁绕组→发电机负极。
发电机电压降低后,通过调压器线圈的电流减小,铁心吸力减弱,触点K1在弹簧6作用下重新闭合。励磁电流增加,电压又升高,使触点K1再次打开。如此反复开闭,从而使发电机的电压维持在规定范围内。
发电机转速再增高使电压超过允许值时,由于铁心吸力继续增大,将下动触点臂吸的更低,并带动上动触点臂4下移与固定触点相碰,触点K2闭合,这时励磁电路被短路,励磁电流直接通过触点K2和上动触点臂而搭铁,励磁线圈中电流剧降,发电机靠剩磁发电。因此电压也迅速下降。同时由于电压下降,铁心吸力随之减小,触点K2又分开,电压又回升,如此不断反复,高速触点K2振动,使发电机电压保持稳定。
由于触点式电压调节器在触点分开时触点之间会产生电火花,以及其机械装置的固有缺点,目前已逐渐被晶体管电压调节器所代替。