Pierwsza na świecie elektrownia wodna została zbudowana we Francji w 1878 roku i wykorzystywała generatory hydroelektryczne do wytwarzania energii elektrycznej. Do tej pory produkcja generatorów hydroelektrycznych była nazywana „koroną” francuskiej produkcji. Jednak już w 1878 roku generator hydroelektryczny miał wstępny projekt. W 1856 roku pojawił się komercyjny generator prądu stałego marki Lianlian Alliance. W 1865 roku Francuz Casseven i Włoch Marko wymyślili połączenie generatora prądu stałego z turbiną wodną w celu wytwarzania energii elektrycznej. W 1874 roku Piroski z Rosji również zaproponował projekt przekształcania energii wody w energię elektryczną. W 1878 roku pierwsze na świecie elektrownie wodne powstały w Gragside Manor w Anglii i Sirmite pod Paryżem we Francji, a także pojawiła się pierwsza partia generatorów prądu stałego. W 1891 roku w Ruitu Olican Company narodził się pierwszy nowoczesny generator hydroelektryczny (Laufen Hydrogenerator Hydrogenerator). Od 1891 roku do chwili obecnej technologia generatorów hydroelektrycznych poczyniła ogromne postępy, trwające ponad 100 lat.
Etap początkowy (1891-1920)
W początkowym okresie rozwoju generatorów hydroelektrycznych, ludzie podłączali zwykły generator prądu stałego lub alternator do turbiny wodnej, tworząc zestaw generatorów hydroelektrycznych. W tamtym czasie nie istniał żaden specjalnie zaprojektowany generator hydroelektryczny. Kiedy w 1891 roku zbudowano elektrownię wodną Lauffen, pojawił się specjalnie zaprojektowany generator hydroelektryczny. Ponieważ wczesne elektrownie wodne były małymi, odizolowanymi elektrowniami o małym zakresie mocy, parametry generatorów były bardzo chaotyczne, z różnymi napięciami i częstotliwościami. Konstrukcyjnie, generatory hydroelektryczne są przeważnie poziome. Ponadto, większość generatorów hydroelektrycznych w początkowej fazie to generatory prądu stałego, a później pojawiają się jednofazowe, trójfazowe i dwufazowe generatory prądu przemiennego.
Bardziej znane firmy produkujące hydrogeneratory w początkowej fazie obejmują BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison i General Motors (GE) itp., a reprezentatywne maszyny do wytwarzania energii z turbin wodnych obejmują 300-konny trójfazowy generator turbinowy prądu przemiennego elektrowni wodnej Laufen (1891), 750-kilowatowy trójfazowy generator prądu przemiennego elektrowni wodnej Folsom w Stanach Zjednoczonych (wyprodukowany przez GE Corporation, 1893) oraz elektrownię wodną Adams po amerykańskiej stronie wodospadu Niagara (Niagara Falls), 5000-konny dwufazowy generator hydroelektryczny prądu przemiennego (1894), poziome generatory hydroelektryczne 12MNV₂A i 16MV₂A (1904-1912) w elektrowni Ontario Power Station po kanadyjskiej stronie wodospadu Niagara oraz stojak 40MV₂A wyprodukowany przez GE w 1920 roku. Typ generatora hydroelektrycznego. Elektrownia wodna Hellsjön w Szwecji została zbudowana w 1893 roku. Elektrownia była wyposażona w cztery poziome agregaty hydrogeneratorowe prądu przemiennego trójfazowego o napięciu 344 kV~A. Generatory zostały wyprodukowane przez szwedzką firmę General Electric Company (ASEA).
W 1891 roku we Frankfurcie w Niemczech odbyła się Światowa Wystawa. Aby zademonstrować na tym spotkaniu transmisję i zastosowanie prądu przemiennego, organizatorzy konferencji zainstalowali zestaw generatorów turbiny wodnej w cementowni portlandzkiej w Larffen w Niemczech, oddalonej o 175 km. Do oświetlenia wystawy i napędzania 100-konnego trójfazowego silnika indukcyjnego wykorzystano generator turbiny wodnej w elektrowni Laufen. Generator turbiny wodnej w elektrowni Laufen został zaprojektowany przez Browna, głównego inżyniera firmy Ruitu Oerlikon, i wyprodukowany przez firmę Oerlikon. Generator jest trójfazowym generatorem poziomym, o mocy 300 KM, 150 obr./min, 32 biegunach, 40 Hz i napięciu fazowym 55–65 V. Średnica zewnętrzna generatora wynosi 1752 mm, a długość rdzenia żelaznego 380 mm. Liczba żłobków stojana generatora wynosi 96. Żłobki są zamknięte (wówczas nazywane otworami). Każdy biegun i każda faza to pręt miedziany. Żłobek pręta jest izolowany płytką azbestową o grubości 2 mm, a koniec stanowi goły pręt miedziany. Wirnik to osadzony pierścień z biegunami uzwojenia wzbudzenia. Generator jest napędzany pionową turbiną hydrauliczną za pośrednictwem pary przekładni stożkowych i wzbudzany przez inny, mały generator hydrauliczny prądu stałego. Sprawność generatora sięga 96,5%.
Udane uruchomienie i przesył prądu z hydrogeneratorów elektrowni Laufen do Frankfurtu to pierwszy przemysłowy test przesyłu prądu trójfazowego w historii ludzkości. To przełom w praktycznym zastosowaniu prądu przemiennego, zwłaszcza prądu przemiennego trójfazowego. Generator ten jest również pierwszym na świecie trójfazowym hydrogeneratorem.
Powyżej przedstawiono projektowanie i rozwój generatorów hydroelektrycznych w ciągu pierwszych trzydziestu lat. W rzeczywistości, patrząc na proces rozwoju technologii generatorów hydroelektrycznych, generatory hydroelektryczne zazwyczaj przechodzą fazę rozwoju co 30 lat. Oznacza to, że okres od 1891 do 1920 roku był etapem początkowym, okres od 1921 do 1950 roku był etapem rozwoju technologicznego, okres od 1951 do 1984 roku był etapem szybkiego rozwoju, a okres od 1985 do 2010 roku był etapem stabilnego rozwoju.
Czas publikacji: 09.09.2021
