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。
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)。
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。