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公式

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結果

電圧変動率
4.35%
無負荷から全負荷への変化率(%)
無負荷電圧 240 V
全負荷電圧 230 V
電圧降下 10 V

電圧変動率とは?

電圧変動率(ボルテージ・レギュレーション)とは、変圧器・発電機・送電線などに負荷をかけたときに、端子電圧がどれだけ変化するかを示す指標です。無負荷時の電圧と全負荷時の電圧の差を、全負荷電圧を基準としたパーセンテージで表します。値が小さいほど「電源が硬い(安定している)」ことを意味し、値が大きいほど負荷時の電圧降下が大きいことを示します。これは国を問わず通用する電気工学の普遍的な指標で、どの地域の設備にもそのまま当てはまります。

電流の増加に伴い、無負荷から全負荷へと出力電圧が低下する様子を示す折れ線グラフ
電圧変動率は、負荷の増加に伴って出力電圧がどれだけ低下するかを示します。

このツールの使い方

まず、電流をまったく取り出していない状態での端子電圧、すなわち無負荷電圧(\(V_{NL}\))を入力します。次に、定格負荷を供給している状態で測定した全負荷電圧(\(V_{FL}\))を入力します。計算ツールは、電圧変動率(%)、電圧降下の絶対値、そして入力した値をそのまま表示します。すべての値は同じ電圧単位(ボルト)で扱ってください。

計算式の解説

電圧変動率は次の式で求めます。

$$\text{VR}\% = \frac{V_{NL} - V_{FL}}{V_{FL}} \times 100$$

分子は、内部インピーダンスと負荷電流によって生じる電圧降下を表します。これを全負荷電圧で割ることで降下分を正規化し、さらに100を掛けてパーセンテージに換算します。結果がマイナスになった場合は、負荷をかけたことで電圧がかえって上昇したことを意味します(進み力率=容量性負荷では起こり得ます)。

無負荷電圧と全負荷電圧の差を全負荷電圧で割る計算式の図
VR%は、電圧差を全負荷電圧で割り、100を掛けた値です。

計算例

たとえば、ある変圧器の無負荷時の電圧が240 V、全負荷時の電圧が230 Vだったとします。このとき、

$$\text{VR}\% = \frac{240 - 230}{230} \times 100 = \frac{10}{230} \times 100 \approx 4.35\%$$

となります。つまり、無負荷から全負荷へ移行すると出力が約4.35%低下する、ということです。

よくある質問(FAQ)

電圧変動率はどのくらいが理想ですか?小さいほど優れています。配電用変圧器では数パーセントを目標とすることが多く、適切に設計された機器であれば5%未満が一般的です。

電圧変動率がマイナスになることはありますか?あります。進み(容量性)力率の負荷では、全負荷電圧が無負荷電圧を上回り、VR%がマイナスになることがあります。

単位は何を使えばよいですか?どの単位でも構いません。両方の電圧を同じ単位で揃えてさえいれば、結果のパーセンテージは単位に左右されません。

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