Ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός παραγωγής ενέργειας στον κόσμο κατασκευάστηκε στη Γαλλία το 1878 και χρησιμοποιούσε υδροηλεκτρικές γεννήτριες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Μέχρι σήμερα, η κατασκευή υδροηλεκτρικών γεννητριών έχει χαρακτηριστεί ως το «στέμμα» της γαλλικής κατασκευής. Αλλά ήδη από το 1878, η υδροηλεκτρική γεννήτρια είχε ένα προκαταρκτικό σχέδιο. Το 1856, κυκλοφόρησε η εμπορική γεννήτρια συνεχούς ρεύματος της Lianlian Alliance. Το 1865, ο Γάλλος Casseven και ο Ιταλός Marko οραματίστηκαν τον συνδυασμό μιας γεννήτριας συνεχούς ρεύματος και ενός υδροστροβίλου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Το 1874, ο Piroski από τη Ρωσία πρότεινε επίσης ένα σχέδιο για τη μετατροπή της ενέργειας του νερού σε ηλεκτρική ενέργεια. Το 1878, οι πρώτοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας στον κόσμο κατασκευάστηκαν στο Gragside Manor στην Αγγλία και στο Sirmite κοντά στο Παρίσι της Γαλλίας, και εμφανίστηκε η πρώτη παρτίδα υδροηλεκτρικών γεννητριών συνεχούς ρεύματος. Το 1891, η πρώτη σύγχρονη υδροηλεκτρική γεννήτρια (Laufen Hydrogenerator Hydrogenerator) γεννήθηκε στην εταιρεία Ruitu Olican. Από το 1891 μέχρι σήμερα, έχει σημειωθεί τεράστια πρόοδος στην τεχνολογία των υδροηλεκτρικών γεννητριών για περισσότερα από 100 χρόνια.
Αρχικό στάδιο (1891-1920)
Κατά την αρχική περίοδο της γέννησης των υδροηλεκτρικών γεννητριών, οι άνθρωποι συνέδεαν μια συνηθισμένη γεννήτρια συνεχούς ρεύματος ή εναλλάκτη σε έναν υδροστρόβιλο για να σχηματίσουν ένα σύνολο υδροηλεκτρικών γεννητριών. Εκείνη την εποχή, δεν υπήρχε ειδικά σχεδιασμένη υδροηλεκτρική γεννήτρια. Όταν κατασκευάστηκε ο υδροηλεκτρικός σταθμός Lauffen το 1891, εμφανίστηκε μια ειδικά σχεδιασμένη υδροηλεκτρική γεννήτρια. Δεδομένου ότι οι πρώτοι υδροηλεκτρικοί σταθμοί ήταν μικροί, απομονωμένοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας με μικρό εύρος τροφοδοσίας, οι παράμετροι των γεννητριών ήταν πολύ χαοτικές, με διάφορες τάσεις και συχνότητες. Δομικά, οι υδρογεννήτριες είναι ως επί το πλείστον οριζόντιες. Επιπλέον, οι περισσότερες υδρογεννήτριες στο αρχικό στάδιο είναι γεννήτριες συνεχούς ρεύματος, και αργότερα, εμφανίζονται μονοφασικές AC, τριφασικές AC και διφασικές υδρογεννήτριες AC.
Οι πιο γνωστές εταιρείες κατασκευής υδρογεννητριών στο αρχικό στάδιο περιλαμβάνουν τις BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison και General Motors (GE), κ.λπ., και αντιπροσωπευτικές υδροστροβίλες παραγωγής ενέργειας. Το μηχάνημα περιλαμβάνει την τριφασική γεννήτρια AC τουρμπίνας 300 ίππων του Υδροηλεκτρικού Σταθμού Laufen (1891), την τριφασική γεννήτρια AC 750 kW του Υδροηλεκτρικού Σταθμού Folsom στις Ηνωμένες Πολιτείες (κατασκευασμένη από την GE Corporation, 1893) και τον Υδροηλεκτρικό Σταθμό Adams στην αμερικανική πλευρά των Καταρρακτών του Νιαγάρα (Καταρράκτες του Νιαγάρα), μια διφασική υδροηλεκτρική γεννήτρια AC 5000 ίππων (1894), οριζόντιες υδροηλεκτρικές γεννήτριες 12MNV?A και 16MV?A (1904-1912) στον Ηλεκτροπαραγωγικό Σταθμό του Οντάριο στην καναδική πλευρά των Καταρρακτών του Νιαγάρα, και μια βάση 40MV?A που κατασκευάστηκε από την GE το 1920. Ο υδροηλεκτρικός σταθμός Hellsjon στη Σουηδία κατασκευάστηκε το 1893. Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας ήταν εξοπλισμένος με τέσσερα τριφασικά οριζόντια υδροηλεκτρικά σύνολα AC 344kV-A. Οι γεννήτριες κατασκευάστηκαν από την General Electric Company (ASEA) της Σουηδίας.
Το 1891, η Παγκόσμια Έκθεση πραγματοποιήθηκε στη Φρανκφούρτη της Γερμανίας. Προκειμένου να επιδειχθεί η μετάδοση και η εφαρμογή εναλλασσόμενου ρεύματος στη συνάντηση, οι διοργανωτές του συνεδρίου εγκατέστησαν ένα σύνολο υδροστροβίλων στο εργοστάσιο τσιμέντου του Πόρτλαντ στο Λάρφεν της Γερμανίας, 175 χλμ. μακριά. Για τον φωτισμό της έκθεσης και την κίνηση ενός τριφασικού επαγωγικού κινητήρα 100 ίππων. Η υδρογεννήτρια του σταθμού παραγωγής ενέργειας Laufen σχεδιάστηκε από τον Brown, αρχιμηχανικό της εταιρείας Ruitu Oerlikon, και κατασκευάστηκε από την εταιρεία Oerlikon. Η γεννήτρια είναι τριφασικού οριζόντιου τύπου, 300 ίππων, 150 r/min, 32 πόλων, 40 Hz και η τάση φάσης είναι 55~65 V. Η εξωτερική διάμετρος της γεννήτριας είναι 1752 mm και το μήκος του πυρήνα σιδήρου είναι 380 mm. Ο αριθμός των σχισμών του στάτη της γεννήτριας είναι 96, κλειστές σχισμές (που ονομάζονταν τότε τρύπες), κάθε πόλος και κάθε φάση είναι μια χάλκινη ράβδος, η σχισμή της συρμάτινης ράβδου είναι μονωμένη με μια πλάκα αμιάντου 2 mm και το άκρο είναι μια γυμνή χάλκινη ράβδος. Ο ρότορας είναι ένας ενσωματωμένος δακτύλιος. Οι πόλοι με νύχι της περιέλιξης πεδίου. Η γεννήτρια κινείται από μια κάθετη υδραυλική τουρμπίνα μέσω ενός ζεύγους κωνικών γραναζιών και διεγείρεται από μια άλλη μικρή υδραυλική γεννήτρια συνεχούς ρεύματος. Η απόδοση της γεννήτριας φτάνει το 96,5%.
Η επιτυχής λειτουργία και μεταφορά των υδρογεννητριών του σταθμού παραγωγής ενέργειας Laufen στη Φρανκφούρτη αποτελεί την πρώτη βιομηχανική δοκιμή τριφασικής μεταφοράς ρεύματος στην ανθρώπινη ιστορία. Αποτελεί μια σημαντική ανακάλυψη στην πρακτική εφαρμογή του εναλλασσόμενου ρεύματος, ιδίως του τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος. Η γεννήτρια είναι επίσης η πρώτη τριφασική υδρογεννήτρια στον κόσμο.
Τα παραπάνω αφορούν τον σχεδιασμό και την ανάπτυξη υδροηλεκτρικών γεννητριών κατά τα πρώτα τριάντα χρόνια. Στην πραγματικότητα, εξετάζοντας τη διαδικασία ανάπτυξης της τεχνολογίας υδροηλεκτρικών γεννητριών, οι υδροηλεκτρικές γεννήτριες βρίσκονται γενικά σε ένα στάδιο ανάπτυξης κάθε 30 χρόνια. Δηλαδή, η περίοδος από το 1891 έως το 1920 ήταν το αρχικό στάδιο, η περίοδος από το 1921 έως το 1950 ήταν το στάδιο της τεχνολογικής ανάπτυξης, η περίοδος από το 1951 έως το 1984 ήταν το στάδιο της ταχείας ανάπτυξης και η περίοδος από το 1985 έως το 2010 ήταν το στάδιο της σταθερής ανάπτυξης.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Σεπτεμβρίου 2021
