水車発電機
水車は水車発電機の原動機であり、水車発電機用に開発された水車を発電用水車ともいう。
発電用水車には流水の衝撃を利用する衝動水車(しょうどうすいしゃ)と、反動力を利用する反動水車(はんどうすいしゃ)に大別される。主として前者にはペルトン水車、クロスフロー水車、ターゴインパルス水車があり、後者にはプロペラ水車(カプラン水車、斜流水車等)、フランシス水車がある。それぞれ異なる特性を持ち、有効落差や使用水量、その他条件により最適なものを選定する。
特に日本で水車というと一般的に馴染ものある開放式水流水車(古典的水車)は衝動水車に分類されるが、長年、回転速度が20rpm程度以下と遅いために発電には適さないとされてきた。しかし2000年前後から、ミニ水力・マイクロ水力の動力源として世界的にも再評価された。 -むしろ日本はこの点では世界的に遅れ、メーカーや電力会社が積極的ではなく、大学や企業などによる大規模なプロジェクトチームが組まれたこともなかった。多くは趣味的な草の根チームによる研究であったが、既設の水車でも増速機(一般に歯車またはVベルト)を用いて500~2000rpmに増速することで発電に利用できることが証明された。福島第一原子力発電所事故の後、国や公共団体、企業も古典的水車による発電に注目し始めた。
発電機を励磁し発電電圧を制御するため、電圧制御する自動電圧調整器、整流器、励磁機、主回路の電圧電流を検出する変成器などから構成される制御装置。
これらの方式においては電力系統との同期(コンディショニング)はインバータが行うため、発電機は突入電流などは気にせず、簡素に製作可能である。
水車発電機の回転速度は速いものでも1000 rpm程度と、総じて汽力タービン発電機に比べ低速である。そのぶん磁極が数多く設けてあり、直径は大きく、長さは軸方向に短い。設置方法は軸を水平に寝かせた横軸形、垂直に立てた立軸形がある。横軸形は構造が簡単で小容量のものに多い。立軸形は構造が発電所の階層も多くなるが、落差を有効に利用できる。このほか、軸を斜めにした斜軸形がある。
発電機の冷却は空冷によるもので、発電所内の空気を取入れ、所内または所外に排出するものや、発電機内部に冷却装置を置き、循環させるものがある。冷媒は専ら空気であり、一部のタービン発電機で見られる水素冷却は用いられない。