تاریخچه توسعه ژنراتور توربین آبی

اولین نیروگاه برق آبی جهان در سال ۱۸۷۸ در فرانسه ساخته شد و از ژنراتورهای برق آبی برای تولید برق استفاده می‌کرد. تاکنون، تولید ژنراتورهای برق آبی "تاج" تولید فرانسه نامیده می‌شد. اما از اوایل سال ۱۸۷۸، ژنراتور برق آبی یک طرح اولیه داشت. در سال ۱۸۵۶، ژنراتور تجاری جریان مستقیم با نام تجاری Lianlian Alliance به بازار آمد. در سال ۱۸۶۵، کاسون فرانسوی و مارکو ایتالیایی ترکیب یک ژنراتور جریان مستقیم و یک توربین آبی را برای تولید برق پیش‌بینی کردند. در سال ۱۸۷۴، پیروسکی از روسیه نیز طرحی را برای تبدیل انرژی آب به انرژی الکتریکی پیشنهاد داد. در سال ۱۸۷۸، اولین نیروگاه‌های برق آبی جهان در Gragside Manor در انگلستان و Sirmite در نزدیکی پاریس، فرانسه ساخته شدند و اولین دسته از ژنراتورهای برق آبی جریان مستقیم ظاهر شدند. در سال ۱۸۹۱، اولین ژنراتور برق آبی مدرن (هیدروژنراتور Laufen Hydrogenerator Hydrogenerator) در شرکت Ruitu Olican متولد شد. از سال ۱۸۹۱ تا به امروز، بیش از ۱۰۰ سال است که پیشرفت‌های عظیمی در فناوری ژنراتورهای برق آبی حاصل شده است.

مرحله اولیه (۱۸۹۱-۱۹۲۰)
در دوره اولیه تولد ژنراتورهای برق آبی، مردم یک ژنراتور جریان مستقیم معمولی یا آلترناتور را به یک توربین آبی متصل می‌کردند تا مجموعه‌ای از ژنراتورهای برق آبی را تشکیل دهند. در آن زمان، هیچ ژنراتور برق آبی با طراحی خاص وجود نداشت. هنگامی که نیروگاه برق آبی لاوفن در سال ۱۸۹۱ ساخته شد، یک ژنراتور برق آبی با طراحی خاص ظاهر شد. از آنجایی که نیروگاه‌های برق آبی اولیه، نیروگاه‌های کوچک و ایزوله با محدوده منبع تغذیه کوچک بودند، پارامترهای ژنراتورها بسیار آشفته و با ولتاژها و فرکانس‌های مختلف بودند. از نظر ساختاری، ژنراتورهای برق آبی عمدتاً افقی هستند. علاوه بر این، اکثر ژنراتورهای برق آبی در مرحله اولیه ژنراتورهای DC هستند و بعداً، ژنراتورهای برق آبی تک فاز، سه فاز و دو فاز AC ظاهر می‌شوند.
شرکت‌های تولیدکننده‌ی ژنراتورهای آبی شناخته‌شده‌تر در مرحله‌ی اولیه شامل BBC، Oelikon، Siemens، Westinghouse (WH)، Edison و General Motors (GE) و غیره هستند و نمونه‌هایی از تولید برق با توربین‌های آبی نیز در این دستگاه‌ها وجود دارند. این دستگاه‌ها شامل ژنراتور توربین AC سه فاز ۳۰۰ اسب بخاری نیروگاه برق آبی Laufen (۱۸۹۱)، ژنراتور AC سه فاز ۷۵۰ کیلوواتی نیروگاه برق آبی Folsom در ایالات متحده (ساخت شرکت GE، ۱۸۹۳) و ژنراتور برق آبی دو فاز ۵۰۰۰ اسب بخاری نیروگاه برق آبی Adams در سمت آمریکایی آبشار نیاگارا (آبشار نیاگارا) (۱۸۹۴)، ژنراتورهای برق آبی افقی ۱۲MNV₂A و ۱۶MV₂A (۱۹۰۴-۱۹۱۲) در نیروگاه برق انتاریو در سمت کانادایی آبشار نیاگارا، و یک ژنراتور برق آبی ایستاده ۴۰MV₂A ساخت GE در سال ۱۹۲۰ هستند. نیروگاه برق آبی هلسجون در سوئد در سال ۱۸۹۳ ساخته شد. این نیروگاه مجهز به چهار دستگاه ژنراتور برق آبی افقی سه فاز AC با ظرفیت ۳۴۴ کیلوولت بود. ژنراتورها توسط شرکت جنرال الکتریک سوئد (ASEA) ساخته شده بودند.

در سال ۱۸۹۱، نمایشگاه جهانی در فرانکفورت آلمان برگزار شد. به منظور نمایش انتقال و کاربرد جریان متناوب در این نشست، برگزارکنندگان کنفرانس مجموعه‌ای از ژنراتورهای توربین آبی را در کارخانه سیمان پورتلند در لارفن آلمان، در فاصله ۱۷۵ کیلومتری، نصب کردند. این ژنراتورها برای روشنایی نمایشگاه و راه‌اندازی یک موتور القایی سه فاز ۱۰۰ اسب بخاری استفاده می‌شدند. ژنراتور آبی نیروگاه لاوفن توسط براون، مهندس ارشد شرکت رویتو اورلیکون، طراحی و توسط شرکت اورلیکون ساخته شد. این ژنراتور از نوع افقی سه فاز، ۳۰۰ اسب بخار، ۱۵۰ دور در دقیقه، ۳۲ قطب، ۴۰ هرتز و ولتاژ فاز ۵۵ تا ۶۵ ولت است. قطر بیرونی ژنراتور ۱۷۵۲ میلی‌متر و طول هسته آهنی آن ۳۸۰ میلی‌متر است. تعداد شیارهای استاتور ژنراتور ۹۶ عدد است، شیارهای بسته (که در آن زمان سوراخ نامیده می‌شدند)، هر قطب و هر فاز یک میله مسی است، شیار میله سیمی با یک صفحه آزبست ۲ میلی‌متری عایق‌بندی شده است و انتهای آن یک میله مسی لخت است؛ روتور یک حلقه تعبیه شده است. قطب‌های پنجه سیم‌پیچ میدان. ژنراتور توسط یک توربین هیدرولیکی عمودی از طریق یک جفت چرخ‌دنده مخروطی هدایت می‌شود و توسط یک ژنراتور هیدرولیکی DC کوچک دیگر تحریک می‌شود. راندمان ژنراتور به ۹۶.۵٪ می‌رسد.
بهره‌برداری و انتقال موفقیت‌آمیز ژنراتورهای آبی نیروگاه لاوفن به فرانکفورت، اولین آزمایش صنعتی انتقال جریان سه فاز در تاریخ بشر است. این یک پیشرفت در کاربرد عملی جریان متناوب، به ویژه جریان متناوب سه فاز است. این ژنراتور همچنین اولین ژنراتور آبی سه فاز در جهان است.

موارد فوق، طراحی و توسعه ژنراتورهای برق آبی در سی سال اول است. در واقع، با نگاهی به روند توسعه فناوری ژنراتورهای برق آبی، ژنراتورهای برق آبی عموماً هر 30 سال یک مرحله توسعه را طی می‌کنند. یعنی دوره 1891 تا 1920 مرحله اولیه، دوره 1921 تا 1950 مرحله رشد فناوری، دوره 1951 تا 1984 مرحله توسعه سریع و دوره 1985 تا 2010 مرحله توسعه پایدار بود.