ประวัติการพัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำ

โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกของโลกสร้างขึ้นในประเทศฝรั่งเศสในปี 1878 และใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำในการผลิตไฟฟ้า จนถึงขณะนี้ การผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำได้รับการขนานนามว่าเป็น "มงกุฎ" ของการผลิตในฝรั่งเศส แต่ในช่วงต้นปี 1878 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำมีการออกแบบเบื้องต้น ในปี 1856 เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเชิงพาณิชย์ของแบรนด์ Lianlian Alliance ได้ออกมา ในปี 1865 Casseven ชาวฝรั่งเศสและ Marko ชาวอิตาลีได้จินตนาการถึงการผสมผสานเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงและกังหันน้ำเพื่อผลิตไฟฟ้า ในปี 1874 Piroski จากรัสเซียยังได้เสนอการออกแบบเพื่อเปลี่ยนพลังงานน้ำเป็นพลังงานไฟฟ้า ในปี 1878 โรงไฟฟ้าพลังน้ำแห่งแรกของโลกถูกสร้างขึ้นที่ Gragside Manor ในอังกฤษและ Sirmite ใกล้กับปารีส ประเทศฝรั่งเศส และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำกระแสตรงชุดแรกก็ปรากฏขึ้น ในปี 1891 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำสมัยใหม่เครื่องแรก (Laufen Hydrogenerator Hydrogenerator) ถือกำเนิดขึ้นในบริษัท Ruitu Olican ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2434 ถึงปัจจุบัน เทคโนโลยีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำมีความก้าวหน้าอย่างมากมาเป็นเวลาเกือบ 100 ปีแล้ว

ระยะเริ่มแรก (พ.ศ. 2434-2463)
ในช่วงเริ่มต้นของการกำเนิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ ผู้คนได้เชื่อมต่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงธรรมดาหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเข้ากับกังหันน้ำเพื่อสร้างชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ ในเวลานั้น ยังไม่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ เมื่อโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Lauffen ถูกสร้างขึ้นในปี 1891 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำที่ออกแบบมาเป็นพิเศษก็ปรากฏขึ้น เนื่องจากโรงไฟฟ้าพลังน้ำในช่วงแรกเป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็กที่อยู่โดดเดี่ยวและมีช่วงการจ่ายไฟที่แคบ พารามิเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจึงสับสนวุ่นวายมาก โดยมีแรงดันไฟฟ้าและความถี่ต่างๆ กัน โครงสร้างของ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่จะอยู่ในแนวราบ นอกจากนี้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำส่วนใหญ่ในระยะเริ่มแรกเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง และในเวลาต่อมาก็มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำแบบเฟสเดียว เฟสสาม และเฟสสองปรากฏขึ้น
บริษัทผู้ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำที่มีชื่อเสียงในระยะเริ่มแรก ได้แก่ BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison และ General Motors (GE) ฯลฯ และตัวแทนการผลิตพลังงานด้วยกังหันน้ำ เครื่องจักรนี้ประกอบด้วยเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันน้ำกระแสสลับสามเฟส 300 แรงม้าของโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Laufen (พ.ศ. 2434) เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส 750 กิโลวัตต์ของสถานีพลังงานน้ำ Folsom ในสหรัฐอเมริกา (ผลิตโดย GE Corporation พ.ศ. 2436) และโรงไฟฟ้าพลังน้ำ Adams ที่ฝั่งอเมริกาของน้ำตกไนแองการา (น้ำตกไนแองการา) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำกระแสสลับสองเฟส 5,000 แรงม้า (พ.ศ. 2437) เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำในแนวนอน 12MNV?A และ 16MV?A (พ.ศ. 2447-2455) ที่สถานีพลังงานน้ำออนแทรีโอที่ฝั่งแคนาดาของน้ำตกไนแองการา และขาตั้ง 40MV?A ที่ผลิตโดย GE พ.ศ. 2463 เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำประเภท สถานีพลังงานน้ำ Hellsjon ในสวีเดนสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2436 โรงไฟฟ้าแห่งนี้ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำแบบแนวนอนสามเฟสกระแสสลับ 344 กิโลโวลต์-เอ จำนวน 4 เครื่อง เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหล่านี้ผลิตโดยบริษัทเจเนอรัลอิเล็กทริก (General Electric Company: ASEA) ของสวีเดน

ในปี 1891 งาน World Exposition จัดขึ้นที่เมืองแฟรงก์เฟิร์ต ประเทศเยอรมนี เพื่อสาธิตการส่งและการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในการประชุม ผู้จัดงานประชุมได้ติดตั้งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันน้ำในโรงงานปูนซีเมนต์พอร์ตแลนด์ในเมืองลาร์ฟเฟน ประเทศเยอรมนี ซึ่งอยู่ห่างออกไป 175 กม. สำหรับการส่องสว่างในงานนิทรรศการและการขับเคลื่อนมอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส 100 แรงม้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบกังหันน้ำของโรงไฟฟ้า Laufen ได้รับการออกแบบโดย Brown หัวหน้าวิศวกรของบริษัท Ruitu Oerlikon และผลิตโดยบริษัท Oerlikon เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นแบบแนวนอนสามเฟส 300 แรงม้า 150 รอบต่อนาที 32 ขั้ว 40 เฮิรตซ์ และแรงดันเฟส 55~65V เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 1,752 มม. และความยาวของแกนเหล็กคือ 380 มม. จำนวนช่องสเตเตอร์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือ 96 ช่อง ช่องปิด (เรียกว่ารูในเวลานั้น) แต่ละขั้วและแต่ละเฟสเป็นแท่งทองแดง ช่องของแท่งลวดหุ้มด้วยแผ่นใยหินขนาด 2 มม. และปลายเป็นแท่งทองแดงเปล่า โรเตอร์เป็นวงแหวนฝัง เสากรงเล็บของขดลวดสนาม เครื่องกำเนิดไฟฟ้าขับเคลื่อนด้วยกังหันไฮดรอลิกแนวตั้งผ่านเฟืองเอียงคู่หนึ่ง และได้รับการกระตุ้นโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไฮดรอลิก DC ขนาดเล็กอีกเครื่องหนึ่ง ประสิทธิภาพเครื่องกำเนิดไฟฟ้าถึง 96.5%
การดำเนินการและการส่งเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำของโรงไฟฟ้า Laufen ไปยังแฟรงก์เฟิร์ตที่ประสบความสำเร็จถือเป็นการทดสอบการส่งกระแสไฟฟ้าสามเฟสในภาคอุตสาหกรรมครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ ถือเป็นความก้าวหน้าในการประยุกต์ใช้ไฟฟ้ากระแสสลับในทางปฏิบัติ โดยเฉพาะไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเครื่องนี้ยังเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำสามเฟสเครื่องแรกของโลกอีกด้วย

ข้างต้นคือการออกแบบและการพัฒนาเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำในช่วงสามสิบปีแรก ในความเป็นจริง เมื่อพิจารณาถึงกระบวนการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลังน้ำโดยทั่วไปจะมีขั้นตอนการพัฒนาทุก ๆ 30 ปี นั่นคือ ช่วงปี 1891 ถึง 1920 เป็นช่วงเริ่มต้น ช่วงปี 1921 ถึง 1950 เป็นช่วงของการเติบโตทางเทคโนโลยี ช่วงปี 1951 ถึง 1984 เป็นช่วงของการพัฒนาอย่างรวดเร็ว และช่วงปี 1985 ถึง 2010 เป็นช่วงของการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง