Phơng trình chuyển động của rôto máy phát có dạng: MT - MC =J d
dT
ω . (1)
Trong đó : MT - Mômen của tuabin.
MC - Mômen cản, phụ thuộc vào phụ tải. J – Mô men quán tính của roto tổ máy
ω - Vận tốc góc.
Mômen của tuabin đợc xác đinh theo công thức: MT = 1000QHη
ω ; hoặc MT = 102N
ω . (2)
Trong đó : Q lu lợng nớc H Chiều cao cột nớc
N Công suất tuabin η Hiệu suất của tuabin
Từ biểu thức (2) ta thấy trong điều kiện trạm làm việc, cột áp suất trong ngày hầu nh không thay đổi, hiệu suất gần nh không đổi, mômen của tuabin phụ thuộc vào lu lợng.
Nhiệm vụ cơ bản của bộ điều tốc là làm thay đổi lu lợng qua tuabin, để thay đổi mômen tuabin sao cho bằng mômen cản và giữ cho số vòng quay không đổi.
Từ phơng trình (1), trạng thái làm việc của hệ thống có thể mô tả qua 3 phơng trình: J d dT ω = 0 (3) Jω = const (4) MT - MC = 0 (5)
Tơng ứng với ba phơng trình này, ta có ba nguyên lý điều chỉnh tuabin:
* Theo phơng trình (3) ngời ta chế tạo ra bộ điều tốc có nhiêm vụ điều chỉnh gia tốc sao cho dω/dt =0. Bộ điều tốc này gọi là điều tốc gia tốc.
* Theo phơng trình (4) ngời ta chế tạo ra bộ điều tốc thay đổi sự thay đổi của vận tốc góc ω và tác động sao cho Jω = const.
* Theo phơng trình (5) ngời ta chế tạo ra bộ điều tốc có khả năng theo dõi sự thay đổi của mômen MC, hay là theo dõi sự thay đổi của phụ tải, để điều chỉnh mômen động lực của tuabin MT, sao cho MT cân bằng với MC. Có thể đạt đợc điều này bằng hai cách:
- Điều chỉnh MT thông qua việc điều chỉnh lu lợng qua tuabin, sao cho MT = MC.
- Điều chỉnh MC thông qua việc điều chỉnh tổng mômen cản của phụ tải, sao cho MT = MC. Theo hớng này ta có loại điều tốc điều chỉnh phụ tải. Nhà máy thuỷ điện Hoà Bình dùng tuabin tâm trục, nên việc điều chỉnh thực hiện nhờ hệ thống cánh hớng dòng, từ đó điều chỉnh dễ dàng MT theo MC .