水轮发电机组在运行过程中，将水能转换为电能供用户使用。电用户不仅要求安全可靠的供电，而且必须保证电能的质量。电能质量主要以电压和频率来衡量。频率与水轮发电机组的转速有关，其关系式为

式中 f——电能的频率，Hz；

n——水轮发电机组的转速，r/min；

p——发电机磁极对数。

水轮发电机组的运动方程为

式中 J——机组转动部分的惯性矩；

ω——机组转动角速度，ω＝；

——机组转动角加速度；(www.daowen.com)

M t——水轮机主动力矩；

M g——发电机阻力矩。

水轮机的主动力矩由水流对水轮机叶片作用形成，推动机组转动，其大小决定于水头、导叶开度（流量）、机组转速等。

发电机阻力矩是发电机定子对转子作用力矩，它的方向与转向相反。它代表发电机有功功率输出。

机组型号确定后，J为定值。当M t＝M g时，＝0，则转速稳定，机组稳定工作。若电力系统负荷变化时，则引起发电机阻力矩M g变化，Mt≠M g，≠0，水轮机的转速变化，从而引起电流的频率变化。若保持频率不变，就需要不断调整水轮机主动力矩M t来适应不断变化的发电机阻力矩M g。

水轮机调节的基本任务就是根据负荷的变化不断地调节水轮发电机组的有功功率输出，并维持机组转速（频率）在规定的范围内。