היסטוריית פיתוח של גנרטור טורבינות הידרו

תחנת הכוח ההידרואלקטרית הראשונה בעולם נבנתה בצרפת בשנת 1878 והשתמשה בגנרטורים הידרואלקטריים לייצור חשמל. עד כה, ייצור גנרטורים הידרואלקטריים כונה "הכתר" של הייצור הצרפתי. אך כבר בשנת 1878, לגנרטור ההידרואלקטרי היה תכנון ראשוני. בשנת 1856 יצא גנרטור DC מסחרי של המותג Lianlian Alliance. בשנת 1865, הצרפתים קאסבן והאיטלקי מרקו דמיינו שילוב של גנרטור DC וטורבינת מים לייצור חשמל. בשנת 1874, פירוסקי מרוסיה הציע גם הוא תכנון להמרת אנרגיית מים לאנרגיה חשמלית. בשנת 1878 נבנו תחנות הכוח ההידרואלקטריות הראשונות בעולם באחוזת גרגסייד באנגליה ובסירמיטה ליד פריז, צרפת, והופיעה המנה הראשונה של גנרטורים הידרואלקטריים DC. בשנת 1891 נולד גנרטור ההידרואלקטרי המודרני הראשון (Laufen Hydrogenerator Hydrogenerator) בחברת Ruitu Olican. משנת 1891 ועד היום, חלה התקדמות עצומה בטכנולוגיית גנרטורים הידרואלקטריים במשך יותר מ-100 שנה.

שלב ראשוני (1891-1920)
בתקופה הראשונית של לידתם של גנרטורים הידרואלקטריים, אנשים חיברו גנרטור זרם ישר רגיל או אלטרנטור לטורבינת מים כדי ליצור סט של גנרטורים הידרואלקטריים. באותה תקופה, לא היה גנרטור הידרואלקטרי שתוכנן במיוחד. כאשר נבנתה תחנת הכוח ההידרואלקטרית לאופן בשנת 1891, הופיע גנרטור הידרואלקטרי שתוכנן במיוחד. מכיוון שתחנות הכוח ההידרואלקטריות המוקדמות היו תחנות כוח קטנות ומבודדות עם טווח אספקת חשמל קטן, הפרמטרים של הגנרטורים היו כאוטיים מאוד, עם מתחים ותדרים שונים. מבחינה מבנית, הגנרטורים ההידרואלקטריים הם ברובם אופקיים. בנוסף, רוב הגנרטורים ההידרואלקטריים בשלב הראשוני הם גנרטורים DC, ומאוחר יותר הופיעו גנרטורים הידרואלקטריים חד-פאזיים, תלת-פאזיים ודו-פאזיים.
חברות ייצור הידרו-גנרטורים הידרו-אלקטריים ידועות יותר בשלב הראשוני כוללות את BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison and General Motors (GE) ועוד, ומכונות מייצגות לייצור חשמל באמצעות טורבינות הידרו-אלקטריות. המכונה כוללת את גנרטור הטורבינה התלת-פאזי AC בהספק 300 כ"ס של תחנת הכוח ההידרואלקטרית Laufen (1891), את גנרטור ה-AC התלת-פאזי בהספק 750 קילוואט של תחנת הכוח ההידרואלקטרית Folsom בארצות הברית (תוצרת GE Corporation, 1893), ואת גנרטור ההידרואלקטרי AC דו-פאזי 5000 כ"ס של תחנת הכוח ההידרואלקטרית Adams בצד האמריקאי של מפלי ניאגרה (מפלי ניאגרה) (1894), גנרטורים הידרואלקטריים אופקיים 12MNVκA ו-16MVκA (1904-1912) בתחנת הכוח אונטריו בצד הקנדי של מפלי ניאגרה, ומעמד 40MVκA שיוצר על ידי GE בשנת 1920. תחנת הכוח ההידרואלקטרית הלסיון בשוודיה נבנתה בשנת 1893. תחנת הכוח צוידה בארבעה סטים של גנרטורים אופקיים תלת פאזיים בעלי זרם חילופין של 344 קילו-וולט. הגנרטורים יוצרו על ידי חברת החשמל הכללית של שוודיה (ASEA).

בשנת 1891 נערכה התערוכה העולמית בפרנקפורט, גרמניה. על מנת להדגים את העברת ויישום זרם חילופין בפגישה, מארגני הכנס התקינו סט של גנרטורים הידרו-טורבינות במפעל המלט פורטלנד בלארפן, גרמניה, המרוחק 175 ק"מ משם, לתאורת התערוכה ולהנעת מנוע אינדוקציה תלת פאזי בהספק 100 כ"ס. גנרטור ההידרו-טורבינות של תחנת הכוח לאופן תוכנן על ידי בראון, המהנדס הראשי של חברת רויטו אורליקון, ויוצר על ידי חברת אורליקון. הגנרטור הוא מסוג אופקי תלת פאזי, 300 כ"ס, 150 סל"ד, 32 קטבים, 40 הרץ, ומתח הפאזה הוא 55~65 וולט. הקוטר החיצוני של הגנרטור הוא 1752 מ"מ, ואורך ליבת הברזל הוא 380 מ"מ. מספר חריצי הסטטור של הגנרטור הוא 96, חריצים סגורים (שנקראו חורים באותה תקופה), כל קוטב וכל פאזה עשויים מוט נחושת, חריץ מוט התיל מבודד בלוח אסבסט 2 מ"מ, והקצה עשוי מוט נחושת חשוף; הרוטור עשוי טבעת משובצת, קטבי הטופר של סליל השדה. הגנרטור מונע על ידי טורבינה הידראולית אנכית דרך זוג גלגלי שיניים משופעים, ומעורר על ידי גנרטור הידראולי DC קטן נוסף. יעילות הגנרטור מגיעה ל-96.5%.
ההפעלה וההעברה המוצלחות של גנרטורים הידרואלקטריים של תחנת הכוח לאופן לפרנקפורט הן הניסוי התעשייתי הראשון של העברת זרם תלת פאזי בהיסטוריה האנושית. זוהי פריצת דרך ביישום המעשי של זרם חילופין, ובמיוחד זרם חילופין תלת פאזי. הגנרטור הוא גם גנרטור ההידרואלקטרי התלת פאזי הראשון בעולם.

האמור לעיל הוא תכנון ופיתוח של גנרטורים הידרואלקטריים בשלושים השנים הראשונות. למעשה, אם מסתכלים על תהליך הפיתוח של טכנולוגיית גנרטורים הידרואלקטריים, גנרטורים הידרואלקטריים נמצאים בדרך כלל בשלב פיתוח כל 30 שנה. כלומר, התקופה שבין 1891 ל-1920 הייתה השלב הראשוני, התקופה שבין 1921 ל-1950 הייתה שלב הצמיחה הטכנולוגית, התקופה שבין 1951 ל-1984 הייתה שלב הפיתוח המהיר, והתקופה שבין 1985 ל-2010 הייתה שלב הפיתוח המתמיד.