Das erste Wasserkraftwerk der Welt wurde 1878 in Frankreich gebaut und nutzte Wasserkraftgeneratoren zur Stromerzeugung. Bis heute gilt die Herstellung von Wasserkraftgeneratoren als die „Krone“ der französischen Fertigungsindustrie. Doch bereits 1878 gab es einen vorläufigen Entwurf eines Wasserkraftgenerators. 1856 kam der kommerzielle Gleichstromgenerator der Marke Lianlian Alliance auf den Markt. 1865 entwickelten der Franzose Casseven und der Italiener Marko die Idee, einen Gleichstromgenerator und eine Wasserturbine zur Stromerzeugung zu kombinieren. 1874 schlug auch der Russe Piroski einen Entwurf zur Umwandlung von Wasserenergie in elektrische Energie vor. 1878 wurden auf dem Landsitz Gragside in England und in Sirmite bei Paris (Frankreich) die ersten Wasserkraftwerke der Welt gebaut, und die ersten Gleichstrom-Wasserkraftgeneratoren kamen auf den Markt. 1891 wurde der erste moderne Wasserkraftgenerator (der Laufen Hydrogenerator) von der Ruitu Olican Company entwickelt. Von 1891 bis heute wurden in den über 100 Jahren, die in der Wasserkraftgeneratortechnologie vergangen sind, enorme Fortschritte erzielt.
Anfangsphase (1891–1920)
In der Anfangsphase der Wasserkrafterzeugung verband man einen gewöhnlichen Gleichstromgenerator oder Wechselstromgenerator mit einer Wasserturbine, um einen Generator zu bilden. Damals gab es noch keine speziell entwickelten Generatoren. Mit dem Bau des Wasserkraftwerks Lauffen im Jahr 1891 wurde ein speziell entwickelter Generator eingeführt. Da es sich bei den frühen Wasserkraftwerken um kleine, isolierte Kraftwerke mit einem begrenzten Versorgungsbereich handelte, waren die Parameter der Generatoren sehr chaotisch und wiesen unterschiedliche Spannungen und Frequenzen auf. Die Generatoren sind meist horizontal aufgebaut. Zudem handelt es sich in der Anfangsphase meist um Gleichstromgeneratoren, später kamen Einphasen-, Dreiphasen- und Zweiphasen-Wechselstromgeneratoren hinzu.
Zu den bekannteren Herstellern von Wasserkraftgeneratoren in der Anfangsphase zählen BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison und General Motors (GE) usw. sowie repräsentative Maschinen zur Stromerzeugung durch Wasserturbinen. Zu den Maschinen gehören der 300 PS starke Dreiphasen-Wechselstromturbinengenerator des Laufen-Wasserkraftwerks (1891), der 750-kW-Dreiphasen-Wechselstromgenerator des Folsom-Wasserkraftwerks in den Vereinigten Staaten (hergestellt von der GE Corporation, 1893), der 5000 PS starke Zweiphasen-Wechselstrom-Wasserkraftgenerator des Adams-Wasserkraftwerks auf der amerikanischen Seite der Niagarafälle (1894), die horizontalen Wasserkraftgeneratoren mit 12 MV?A und 16 MV?A (1904-1912) im Ontario-Kraftwerk auf der kanadischen Seite der Niagarafälle sowie ein 40 MV?A-Standwasserkraftgenerator vom Typ 1920, der von GE hergestellt wurde. Das Wasserkraftwerk Hellsjön in Schweden wurde 1893 erbaut. Das Kraftwerk war mit vier horizontalen Dreiphasen-Wechselstrom-Wasserkraftgeneratoren (344 kV/A) ausgestattet. Die Generatoren wurden von der schwedischen General Electric Company (ASEA) hergestellt.
1891 fand in Frankfurt die Weltausstellung statt. Um die Übertragung und Anwendung von Wechselstrom zu demonstrieren, installierten die Organisatoren der Konferenz im 175 km entfernten Portlandzementwerk im deutschen Larffen eine Reihe von Wasserturbinengeneratoren. Diese dienten der Beleuchtung der Ausstellung und dem Antrieb eines 100 PS starken Drehstrom-Asynchronmotors. Der Wasserturbinengenerator des Kraftwerks Laufen wurde von Brown, dem Chefingenieur der Ruitu Oerlikon Company, entworfen und von der Oerlikon Company hergestellt. Der Generator ist ein horizontaler Drehstromgenerator mit 300 PS, 150 U/min, 32 Polen, 40 Hz und einer Phasenspannung von 55–65 V. Der Außendurchmesser des Generators beträgt 1752 mm, die Länge des Eisenkerns 380 mm. Der Generator hat 96 Statornuten. Die Nuten sind geschlossen (damals Löcher genannt). Jeder Pol und jede Phase besteht aus einem Kupferstab. Der Schlitz des Walzdrahts ist mit einer 2 mm dicken Asbestplatte isoliert, und das Ende ist ein blanker Kupferstab. Der Rotor besteht aus einem eingebetteten Ring. Die Klauenpole der Feldwicklung. Der Generator wird von einer vertikalen Hydraulikturbine über ein Kegelradpaar angetrieben und von einem weiteren kleinen Gleichstrom-Hydraulikgenerator erregt. Der Generatorwirkungsgrad erreicht 96,5 %.
Der erfolgreiche Betrieb und die Übertragung der Wasserkraftgeneratoren des Kraftwerks Laufen nach Frankfurt stellen den ersten industriellen Test der Drehstromübertragung in der Geschichte dar. Dies stellt einen Durchbruch in der praktischen Anwendung von Wechselstrom, insbesondere von Dreiphasenwechselstrom, dar. Der Generator ist zugleich der weltweit erste Drehstrom-Wasserkraftgenerator.
Das Obige beschreibt die Konstruktion und Entwicklung von Wasserkraftgeneratoren in den ersten dreißig Jahren. Betrachtet man den Entwicklungsprozess der Wasserkrafttechnologie, so durchläuft Wasserkraftgeneratoren in der Regel alle 30 Jahre eine Entwicklungsstufe. Das heißt, der Zeitraum von 1891 bis 1920 war die Anfangsphase, der Zeitraum von 1921 bis 1950 die Phase des technologischen Wachstums, der Zeitraum von 1951 bis 1984 die Phase der schnellen Entwicklung und der Zeitraum von 1985 bis 2010 die Phase der stetigen Entwicklung.
Beitragszeit: 09.09.2021
