世界初の水力発電所は1878年にフランスに建設され、水力発電機を使用して発電しました。現在に至るまで、水力発電機の製造はフランス製造業の「至宝」と呼ばれています。しかし、1878年にはすでに水力発電機の予備設計がありました。1856年には、連連同盟ブランドの商用直流発電機が登場しました。1865年には、フランス人のカセヴェンとイタリア人のマルコが、直流発電機と水力タービンを組み合わせて発電することを構想しました。1874年には、ロシアのピロスキーも水力エネルギーを電気エネルギーに変換する設計を提案しました。1878年には、世界初の水力発電所がイギリスのグラグサイド・マナーとフランスのパリ近郊のシルミテに建設され、最初の直流水力発電機が登場しました。1891年には、最初の近代的な水力発電機（ラウフェン水力発電機）が瑞図オリカン社で誕生しました。 1891年から現在に至るまで、水力発電機の技術は100年以上にわたり、目覚ましい進歩を遂げてきた。
初期段階（1891年～1920年）
水力発電機が誕生した初期段階では、人々は通常の直流発電機や交流発電機を水車に接続して水力発電機を構成していました。当時は、専用に設計された水力発電機はありませんでした。1891年にラウフェン水力発電所が建設された際に、専用に設計された水力発電機が登場しました。初期の水力発電所は小規模で、電力供給範囲が狭い独立型の発電所であったため、発電機のパラメータは非常に混沌としており、電圧や周波数も様々でした。構造的には、水力発電機はほとんどが水平型です。また、初期段階の水力発電機のほとんどは直流発電機でしたが、後に単相交流、三相交流、二相交流の水力発電機が登場しました。
初期段階でより有名な水力発電機製造会社には、BBC、Oelikon、Siemens、Westinghouse (WH)、Edison、General Motors (GE) などがあり、代表的な水力タービン発電機としては、ラウフェン水力発電所の 300 hp 三相交流タービン発電機 (1891 年)、米国のフォルサム水力発電所の 750 kW 三相交流発電機 (GE 社製、1893 年)、ナイアガラの滝の米国側にあるアダムス水力発電所の 5000 hp 二相交流水力発電機 (1894 年)、ナイアガラの滝のカナダ側にあるオンタリオ発電所の 12 MNV?A および 16 MV?A 水平水力発電機 (1904 ～ 1912 年)、GE が 1920 年に製造した 40 MV?A スタンド型水力発電機などがあります。スウェーデンのヘルション水力発電所は1893年に建設された。発電所には、344kV・Aの三相交流水平型水力発電機が4基設置されていた。これらの発電機は、スウェーデンのゼネラル・エレクトリック社（ASEA）によって製造された。
1891年、ドイツのフランクフルトで万国博覧会が開催されました。会議で交流の送電と応用を実演するため、会議の主催者は、175km離れたドイツのラルフェンにあるポートランドセメント工場に水力タービン発電機を設置しました。博覧会の照明と100馬力の三相誘導電動機の駆動に使用されました。ラルフェン発電所の水力発電機は、ルイトゥ・エリコン社の主任技師ブラウンによって設計され、エリコン社によって製造されました。発電機は三相水平型で、300馬力、150回転/分、32極、40Hz、相電圧は55～65Vです。発電機の外径は1752mm、鉄心の長さは380mmです。発電機の固定子スロット数は96で、スロットは閉じられており（当時は穴と呼ばれていた）、各極と各相は銅棒で、ワイヤーロッドのスロットは2mmのアスベスト板で絶縁され、端はむき出しの銅棒である。回転子は埋め込みリング爪型の界磁巻線である。発電機は一対のベベルギアを介して垂直水力タービンによって駆動され、別の小型直流水力発電機によって励磁される。発電機の効率は96.5%に達する。
ラウフェン発電所の水力発電機からフランクフルトへの送電が成功したことは、人類史上初の三相交流送電の産業実証実験であり、交流、特に三相交流の実用化における画期的な出来事である。また、この発電機は世界初の三相水力発電機でもある。
上記は、水力発電機の設計と開発における最初の30年間の経緯です。実際、水力発電機技術の発展過程を見ると、水力発電機は概ね30年ごとに発展段階を経ると言えます。つまり、1891年から1920年までは初期段階、1921年から1950年までは技術成長段階、1951年から1984年までは急速発展段階、そして1985年から2010年までは安定発展段階であったと言えます。
投稿日時：2021年9月9日
