水車発電機の開発の歴史Ⅲ

前回の記事では、DCとACの解決策を紹介しました。この「戦争」はACの勝利で終結しました。そのため、ACは市場発展の勢いを得て、DCがかつて占有していた市場を掌握し始めました。この「戦争」の後、DCとACはナイアガラフォールズのアダムズ水力発電所で競合することになりました。

1890年、アメリカ合衆国はナイアガラフォールズアダムズ水力発電所を建設しました。様々な交流および直流方式を評価するため、国内外のナイアガラ電力委員会が設立されました。ウェスティングハウスとGEはこの競争に参加しました。交流/直流戦争の勝利による評判の高まり、テスラをはじめとする優秀な科学者グループの才能、そして1886年のグレートバリントンでの交流送電試験の成功、ドイツのラルフェン発電所における交流発電機の運用成功などにより、ウェスティングハウスは最終的に5000P交流水力発電機10台の製造契約を獲得しました。1894年、ナイアガラフォールズアダムズ発電所の最初の5000P水力発電機がウェスティングハウスで誕生しました。1895年には最初のユニットが稼働しました。 1896年秋、発電機で発電した2相交流はスコット変圧器で3相に変換され、3相送電シ​​ステムを通じて40km離れたバッファローまで送電されました。

ナイアガラフォールズにあるアダムス発電所の水力発電機は、テスラの特許によると、ウェスティングハウス社の主任技師であったB.G.ラム（1884-1924）によって設計され、その妹であるB.ラムも設計に参加しました。この発電機はフォーネロン水車（ダブルランナー、ドラフトチューブなし）によって駆動され、発電機は垂直二相同期発電機で、出力5000馬力、電圧2000V、周波数25Hz、回転数250r/minです。発電機は以下の特性を備えています。
（1）大容量で大型。それ以前の水力発電機の単機容量は1000馬力を超えることはありませんでした。ナイアガラの滝にあるアダール水力発電所の5000馬力水力発電機は、当時世界最大の単機容量を持つ水力発電機であっただけでなく、小型から大型への水力発電機の発展における重要な第一歩でもありました。
（２）電機子導体を初めてマイカで絶縁する。
（3）今日の水力発電機の基本的な構造形式、例えば垂直傘型密閉構造などが採用されている。最初の8セットは磁極が外側で固定されている構造（ピボット型）であり、最後の2セットは磁極が内側で回転する現在の一般的な構造（界磁型）に変更されている。
(4) 独自の励磁モード。最初のモードでは、近くの直流蒸気タービン発電機で発電された直流電力を励磁に使用します。2～3年後には、すべてのユニットで小型の直流水力発電機を励磁機として使用します。

（5）25Hzの周波数が採用されました。当時、アメリカの周波数は16.67Hzから1000fHzまで非常にばらつきがありました。分析と妥協の結果、25Hzが採用されました。この周波数は、長年にわたりアメリカの一部の地域で標準周波数となっています。
（６）かつては、発電設備で発電された電気は主に照明に使われ、ナイアガラフォールズアダムス発電所で発電された電気は主に産業用電力に使われていました。
（7）三相交流の長距離商用送電が初めて実現し、三相交流の送電と広範な応用において模範的な役割を果たしました。アダムス水力発電所の5000馬力水車発電機10基は、運用開始から10年を経て全面的に更新・改造されました。10基すべてが1000馬力・1200Vの新型ユニットに交換され、さらに5000馬力の新型ユニットが設置されました。これにより、発電所の総設備容量は10万5000馬力に達しました。

水力発電機の直流交流の戦いは、最終的に交流が勝利しました。それ以来、直流の活力は大きく損なわれ、交流が市場で勢いを増し、攻撃を開始し、これが将来の水力発電機の発展の基調を決定づけました。しかし、初期の注目すべき特徴は、直流水力発電機が広く使用されていることです。当時、直流水力モーターには2種類ありました。1つは低電圧発電機で、2つの発電機を直列に接続し、1つのタービンで駆動します。もう1つは高電圧発電機で、1つの軸を共有するダブルピボットとダブルポールの発電機です。詳細については、次の記事で紹介します。