Для обеспечения нормального и долговечного функционирования потребителей требуется, чтобы отклонение напряжения генератора от оптимального значения не превышало ±3%. В зависимости от эксплуатационных условий напряжение генератора должно на 12-25% превышать напряжение батареи (для правильной её подзарядки). Снижение напряжения генератора ниже оптимального влечёт за собой быстрый разряд аккумуляторной батареи, а также затруднённый пуск двигателя. Случаи повышения напряжения выше заданного (на 10-12%) приводят к сокращению в 2-2,5 раза ресурса осветительных ламп и аккумуляторов.
Электродвижущая сила (E), которая наводится в фазных обмотках синхронного генератора, пропорциональна частоте вращения (n) ротора и магнитному потоку (Ф) возбуждения. Напряжение (U) генератора (на холостом ходу) при возбуждении от внешнего источника тора равняется его ЭДС:
U=E=CenФ,
где Ce – постоянный коэффициент для генератора данного типа.
С повышением токовой нагрузки напряжение генератора уменьшается на величину его падения в якоре:
U=E-Irя=CenФ- Irя.
Приведённые уравнения показывают, что магнитный поток для поддержания постоянного напряжения генератора следует изменять обратно-пропорционально частоте вращения. При различных нагрузках и частотах вращения генератора магнитный поток автоматически изменяется посредством регулятора напряжения, который изменяет среднее значение тока в обмотке возбуждения путём включения в её цепь питания дополнительных резисторов либо шунтирования их при повышении частоты вращения и уменьшении нагрузки. Дополнительные резисторы снижают магнитный поток и ток обмотки возбуждения, и, как следствие, напряжение заданного уровня, поэтому они включаются только на короткие временные промежутки, которые зависят от частоты вращения ротора. Широкое применение нашли электромеханические, бесконтактные (электронные), а также контактно-транзисторные (комбинированные) регуляторы напряжения.
Электромеханические вибрационные реле-регуляторы подразделяются на два вида: одно- и двухступенчатые.