Im letzten Artikel haben wir eine Lösung für den Gleichstrom-Wechselstrom-Konflikt vorgestellt. Dieser „Krieg“ endete mit dem Sieg des Wechselstroms. Dadurch konnte der Wechselstrom den Markt für sich nutzen und begann, den zuvor vom Gleichstrom dominierten Markt zu erobern. Nach diesem „Krieg“ konkurrierten Gleich- und Wechselstrom im Adams-Wasserkraftwerk an den Niagarafällen.
1890 errichteten die Vereinigten Staaten das Wasserkraftwerk Niagara Falls Adams. Zur Bewertung verschiedener Wechsel- und Gleichstromkonzepte wurde die nationale und internationale Niagara Power Commission gegründet. Westinghouse und GE nahmen an der Ausschreibung teil. Dank seines wachsenden Ansehens nach dem Sieg im Wechsel-/Gleichstromkrieg, der Expertise herausragender Wissenschaftler wie Tesla, des erfolgreichen Wechselstromtests in Great Barrington 1886 und des erfolgreichen Betriebs des Generators im Kraftwerk Larffen in Deutschland, erhielt Westinghouse schließlich den Auftrag zur Fertigung von zehn 5000-P-Wechselstromgeneratoren. 1894 wurde der erste 5000-P-Generator für das Wasserkraftwerk Niagara Falls Adams von Westinghouse gefertigt. 1895 ging die erste Einheit in Betrieb. Im Herbst 1896 wurde der vom Generator erzeugte Zweiphasenwechselstrom mittels eines Transformators in Dreiphasenstrom umgewandelt und anschließend über das Dreiphasen-Übertragungssystem nach Baffalo, 40 km entfernt, übertragen.
Der Wasserkraftgenerator des Adams-Kraftwerks an den Niagarafällen wurde von B. G. Lamme (1884–1924), dem Chefingenieur von Westinghouse, nach Teslas Patent entworfen. Seine Schwester B. Lamme war ebenfalls an der Konstruktion beteiligt. Die Anlage wird von einer Fournellon-Turbine (Doppelläufer, ohne Saugrohr) angetrieben. Der Generator ist ein vertikaler Zweiphasen-Synchrongenerator mit 5000 PS, 2000 V, 25 Hz und 250 U/min. Der Generator weist folgende Eigenschaften auf:
(1) Große Kapazität und große Abmessungen. Zuvor überschritt die Einzelleistung eines Wasserkraftwerks nicht 1000 PS. Das 5000-PS-Wasserkraftwerk des Adar-Wasserkraftwerks an den Niagarafällen war damals nicht nur das größte Wasserkraftwerk der Welt mit Einzelleistung, sondern auch ein entscheidender erster Schritt in der Entwicklung von kleinen zu großen Wasserkraftwerken.
(2) Der Ankerleiter wird erstmals mit Glimmer isoliert.
(3) Einige grundlegende Bauformen heutiger Wasserkraftgeneratoren werden übernommen, beispielsweise die geschlossene, vertikale Schirmkonstruktion. Die ersten acht Baugruppen weisen eine Bauweise auf, bei der die Magnetpole außen feststehen (Drehzapfenbauweise), während die letzten beiden Baugruppen auf die gängige Bauweise umgestellt wurden, bei der die Magnetpole innen rotieren (Feldbauweise).
(4) Einzigartige Erregungsart. Die erste Art nutzt den vom nahegelegenen Gleichstrom-Dampfturbinengenerator erzeugten Gleichstrom zur Erregung. Nach zwei bis drei Jahren werden alle Einheiten kleine Gleichstrom-Wasserkraftgeneratoren als Erreger verwenden.
(5) Die Frequenz von 25 Hz wurde festgelegt. Damals variierte die Ying-Frequenz in den Vereinigten Staaten stark und reichte von 16,67 Hz bis 1000 Hz. Nach eingehender Analyse und Kompromissfindung wurde 25 Hz als Standardfrequenz festgelegt. Diese Frequenz hat sich in einigen Teilen der Vereinigten Staaten über lange Zeit als Standardfrequenz etabliert.
(6) In der Vergangenheit wurde der von den Kraftwerken erzeugte Strom hauptsächlich für Beleuchtungszwecke verwendet, während der im Kraftwerk Niagara Falls Adams erzeugte Strom hauptsächlich für industrielle Zwecke genutzt wurde.
(7) Die kommerzielle Fernübertragung von Drehstrom wurde erstmals realisiert und hat damit eine beispielhafte Rolle für die Übertragung und breite Anwendung von Drehstrom gespielt. Nach zehn Jahren Betrieb wurden die zehn 5000-PS-Wasserturbinengeneratoren des Wasserkraftwerks Adams umfassend modernisiert. Alle zehn Einheiten wurden durch neue Einheiten mit 1000 PS und 1200 V ersetzt, und eine weitere neue 5000-PS-Einheit wurde installiert, sodass die installierte Gesamtleistung des Kraftwerks nun 105.000 PS beträgt.
Der Kampf der Wechselstrom-Wasserkraftgeneratoren wurde schließlich vom Wechselstrom gewonnen. Seitdem hat die Bedeutung des Gleichstroms stark nachgelassen, und der Wechselstrom hat sich auf dem Markt etabliert und die zukünftige Entwicklung von Wasserkraftgeneratoren maßgeblich beeinflusst. Bemerkenswert ist jedoch, dass in der Anfangsphase Gleichstrom-Wasserkraftgeneratoren weit verbreitet waren. Damals gab es zwei Arten von Gleichstrom-Wasserkraftmotoren: Niederspannungsgeneratoren, bei denen zwei Generatoren in Reihe geschaltet und von einer Turbine angetrieben werden, und Hochspannungsgeneratoren, die als Doppelgelenk- und Doppelpolgeneratoren eine gemeinsame Welle nutzen. Details dazu folgen im nächsten Artikel.
Veröffentlichungsdatum: 13. September 2021
