W poprzednim artykule przedstawiliśmy rezolucję DC AC. „Wojna” zakończyła się zwycięstwem AC. Dzięki temu AC zyskało szansę na rozwój rynku i zaczęło zajmować miejsce zajmowane wcześniej przez DC. Po tej „wojnie” DC i AC konkurowały w elektrowni wodnej Adams nad wodospadem Niagara.
W 1890 roku Stany Zjednoczone zbudowały elektrownię wodną Niagara Falls Adams. W celu oceny różnych projektów AC i DC powołano krajową i międzynarodową Komisję Energetyczną Niagara. W konkursie wzięły udział firmy Westinghouse i GE. Ostatecznie, dzięki rosnącej renomie po zwycięstwie w wojnie AC/DC i talentom grupy wybitnych naukowców, takich jak Tesla, a także dzięki udanym testom przesyłu prądu przemiennego w Great Barrington w 1886 roku i udanej eksploatacji alternatora w elektrowni Larffen w Niemczech, Westinghouse ostatecznie wygrał kontrakt na produkcję 10 hydrogeneratorów prądu przemiennego o mocy 5000P. W 1894 roku w Westinghouse powstał pierwszy hydrogenerator o mocy 5000P dla elektrowni Niagara Falls Adams. W 1895 roku uruchomiono pierwszą jednostkę. Jesienią 1896 roku dwufazowy prąd przemienny wytwarzany przez generator został przekształcony w prąd trójfazowy za pomocą transformatora Scota, a następnie przesłany do oddalonego o 40 km Baffalo za pomocą trójfazowego systemu przesyłowego.
Generator wodny elektrowni Adams nad wodospadem Niagara został zaprojektowany przez B. G. Lamme (1884–1924), głównego inżyniera firmy Westinghouse, zgodnie z patentem Tesli. W projektowaniu uczestniczyła również jego siostra B. Lamme. Jednostka napędzana jest turbiną fournellonową (dwuwirnikową, bez rury ssącej), a generator to pionowy, dwufazowy generator synchroniczny o mocy 5000 KM, napięciu 2000 V, 25 Hz i mocy 250 obr./min. Generator ma następujące parametry:
(1) Duża wydajność i rozmiar. Wcześniej moc pojedynczego generatora hydroelektrycznego nie przekraczała 1000 KM/A. Można powiedzieć, że generator hydroelektryczny o mocy 5000 baryłek na godzinę (bp) elektrowni wodnej Adar w Niagarze był nie tylko największym generatorem hydroelektrycznym o mocy pojedynczego generatora na świecie w tamtym czasie, ale także kluczowym pierwszym krokiem w rozwoju generatorów hydroelektrycznych od małych do dużych.
(2) Przewód wirnika jest po raz pierwszy izolowany miką.
(3) Przyjęto kilka podstawowych form konstrukcyjnych współczesnych generatorów hydroelektrycznych, takich jak pionowa, zamknięta konstrukcja parasolowa. Pierwsze 8 zestawów to konstrukcja, w której bieguny magnetyczne są nieruchome na zewnątrz (typ obrotowy), a dwa ostatnie zestawy zostały zmienione na obecną ogólną konstrukcję, w której bieguny magnetyczne obracają się wewnątrz (typ polowy).
(4) Unikalny tryb wzbudzenia. Pierwszy z nich wykorzystuje do wzbudzenia prąd stały generowany przez pobliski generator turbiny parowej prądu stałego. Po dwóch lub trzech latach wszystkie jednostki będą korzystać z małych generatorów hydroelektrycznych prądu stałego jako wzbudników.
(5) Przyjęto częstotliwość 25 Hz. W tamtym czasie częstotliwość Ying w Stanach Zjednoczonych była bardzo zróżnicowana i wahała się od 16,67 Hz do 1000 MHz. Po analizie i kompromisie przyjęto częstotliwość 25 Hz. Ta częstotliwość stała się standardem w niektórych częściach Stanów Zjednoczonych przez długi czas.
(6) W przeszłości energia elektryczna wytwarzana przez urządzenia do wytwarzania energii elektrycznej była wykorzystywana głównie do oświetlenia, natomiast energia elektryczna wytwarzana przez elektrownię Niagara Falls Adams była wykorzystywana głównie do celów przemysłowych.
(7) Po raz pierwszy zrealizowano komercyjną transmisję prądu przemiennego trójfazowego na duże odległości, co odegrało wzorcową rolę w transmisji i szerokim zastosowaniu prądu przemiennego trójfazowego. Po 10 latach eksploatacji, 10 turbin wodnych o mocy 5000 bp elektrowni wodnej Adams zostało kompleksowo zmodernizowanych i przekształconych. Wszystkie 10 jednostek wymieniono na nowe jednostki o mocy 1000 KM i napięciu 1200 V, a także zainstalowano kolejną jednostkę o mocy 5000 P, dzięki czemu całkowita zainstalowana moc elektrowni osiągnęła 105 000 KM.
Bitwa o bezpośrednie zasilanie prądem przemiennym generatorów hydroelektrycznych ostatecznie zakończyła się zwycięstwem prądu przemiennego. Od tego czasu żywotność prądu stałego znacznie spadła, a prąd przemienny zaczął zyskiwać na popularności i zyskiwać na rynku, co nadało ton rozwojowi generatorów hydroelektrycznych w przyszłości. Warto jednak wspomnieć, że godną uwagi cechą początkowego etapu jest powszechne stosowanie generatorów hydroelektrycznych prądu stałego. W tamtym czasie istniały dwa rodzaje silników hydroelektrycznych prądu stałego. Pierwszy to generator niskiego napięcia. Dwa generatory są połączone szeregowo i napędzane jedną turbiną. Drugi to generator wysokiego napięcia, który jest generatorem dwubiegunowym z podwójnym wałem obrotowym i podwójnym biegunem, współdzielącym jeden wał. Szczegóły zostaną przedstawione w następnym artykule.
Czas publikacji: 13.09.2021
