היסטוריית פיתוח של גנרטור טורבינות הידרו Ⅲ

במאמר הקודם, הצגנו את הפתרון של DC AC. ה"מלחמה" הסתיימה בניצחון של AC. לפיכך, AC זכתה באביב פיתוח השוק והחלה לכבוש את השוק שנכבש בעבר על ידי DC. לאחר "מלחמה" זו, DC ו-AC התחרו בתחנת הכוח ההידרואלקטרית אדמס במפלי הניאגרה.

בשנת 1890 בנתה ארצות הברית את תחנת הכוח ההידרואלקטרית ניאגרה פולס אדמס. על מנת להעריך תוכניות שונות של זרם חילופין וישר, הוקמה ועדת חשמל לאומית ובינלאומית של ניאגרה. ווסטינגהאוס ו-Ge השתתפו בתחרות. לבסוף, עם המוניטין הגובר שלה לאחר ניצחון מלחמת זרם החילופין/ישר והודות לכישרונותיהם של קבוצת מדענים מצוינים כמו טסלה, כמו גם ניסוי מוצלח של העברת זרם חילופין בגרייט ברינגטון בשנת 1886 והפעלת האלטרנטור המוצלחת בתחנת הכוח לרפן בגרמניה, ווסטינגהאוס זכתה לבסוף בחוזה ייצור של 10 גנרטורים הידרואלקטריים של זרם חילופין 5000P. בשנת 1894, גנרטור ההידרואלקטרי הראשון של תחנת הכוח ניאגרה פולס אדמס נולד בווסטינגהאוס. בשנת 1895, היחידה הראשונה הופעלה. בסתיו 1896, הזרם החילופין הדו-פאזי שנוצר על ידי הגנרטור הומר לזרם תלת פאזי באמצעות שנאי סקוטי, ולאחר מכן הועבר לבאפלו, המרוחק 40 ק"מ משם, באמצעות מערכת תמסורת תלת פאזית.

גנרטור ההידרואלקטרי של תחנת הכוח אדמס במפלי ניאגרה תוכנן על ידי ב.ג. לאמה (1884-1924), המהנדס הראשי של חברת ווסטינגהאוס, על פי הפטנט של טסלה, ואחותו ב. לאמה השתתפה גם היא בתכנון. היחידה מונעת על ידי טורבינת פורנלון (טורבינה כפולה, ללא צינור משיכה), והגנרטור הוא גנרטור סינכרוני דו-פאזי אנכי, 5000 כוחות סוס, 2000 וולט, 25 הרץ, 250 סל"ד למיליון. לגנרטור המאפיינים הבאים;
(1) קיבולת גדולה וגודל ארוך. לפני כן, קיבולת יחידה בודדת של גנרטור הידרואלקטרי לא עלתה על 1000 HPA. ניתן לומר שגנרטור ההידרואלקטרי של 5000bp של תחנת הכוח ההידרואלקטרית אדר במפלי ניאגרה היה לא רק גנרטור ההידרואלקטרי הגדול ביותר בעולם עם קיבולת יחידה בודדת באותה תקופה, אלא גם הצעד הראשון והמפתח בפיתוח גנרטור ההידרואלקטרי מקטן לגדול.
(2) מוליך הארמטורה מבודד לראשונה עם נציץ.
(3) כמה צורות מבניות בסיסיות של גנרטורים הידרואלקטריים של ימינו מאומצות, כגון מבנה סגור אנכי עם מטריה. 8 הסטים הראשונים הם של מבנה שבו הקטבים המגנטיים נייחים מבחוץ (סוג ציר), ושתי הסטים האחרונים שונו למבנה הכללי הנוכחי שבו הקטבים המגנטיים מסתובבים בפנים (סוג שדה).
(4) מצב עירור ייחודי. הראשון משתמש בכוח ישר שנוצר על ידי גנרטור טורבינת קיטור ישר סמוך לצורך עירור. לאחר שנתיים או שלוש, כל היחידות ישתמשו בגנרטורים הידרואלקטריים קטנים של ישר זרם כמעוררים.

(5) אומץ תדר של 25 הרץ. באותה תקופה, קצב יינג בארצות הברית היה מגוון מאוד, מ-16.67 הרץ עד 1000 פיברגלס-הרץ. לאחר ניתוח ופשרה, אומץ תדר של 25 הרץ. תדר זה הפך לתדר הסטנדרטי בחלקים מסוימים של ארצות הברית במשך זמן רב.
(6) בעבר, החשמל שנוצר על ידי ציוד לייצור חשמל שימש בעיקר לתאורה, בעוד שהחשמל שנוצר על ידי תחנת הכוח אדמס של ניאגרה פולס שימש בעיקר לאנרגיה תעשייתית.
(7) לראשונה מומשה הולכת מסחרית ארוכת טווח של זרם חילופין תלת פאזי, אשר מילאה תפקיד מופתי בהולכה וביישום הרחב של זרם חילופין תלת פאזי. לאחר 10 שנות פעילות, 10 יחידות טורבינות מים בהספק 5000bp של תחנת הכוח ההידרואלקטרית אדמס עודכנו ועברו שיפוץ מקיף. כל 10 היחידות הוחלפו ביחידות חדשות של 1000 כ"ס ו-1200 וולט, ויחידה חדשה נוספת של 5000P הותקנה, כך שההספק המותקן הכולל של תחנת הכוח מגיע ל-105000 כ"ס.

את הקרב על זרם חילופין ישיר של גנרטורים הידרואלקטריים ניצח לבסוף זרם החילופין. מאז, חיוניות הזרם הישיר נפגעה קשות, וזרם החילופין החל לשיר ולתקוף את השוק, מה שקבע גם את הטון לפיתוח גנרטורים הידרואלקטריים בעתיד. עם זאת, ראוי לציין כי מאפיין בולט של השלב הראשוני הוא השימוש הנרחב בגנרטורים הידרואלקטריים של זרם ישיר. באותה תקופה היו שני סוגים של מנועי זרם ישיר. האחד הוא גנרטור מתח נמוך. שני גנרטורים מחוברים בטור ומונעים על ידי טורבינה אחת. השני הוא גנרטור מתח גבוה, שהוא גנרטור בעל ציר כפול וקוטב כפול שחולק ציר אחד. הפרטים יוצגו במאמר הבא.