Neravnomjeran zračni zazor između statora i rotora (obično poznat kao "ekscentricitet zračnog zazora") u velikim hidrogeneratorima je ozbiljan kvar koji može imati niz negativnih učinaka na stabilan rad i vijek trajanja jedinice.
Jednostavno rečeno, neravnomjeran zračni raspor uzrokuje asimetričnu raspodjelu magnetskog polja, što zauzvrat izaziva niz elektromagnetskih i mehaničkih problema. U nastavku detaljno analiziramo utjecaj na struju i napon statora, kao i druge povezane negativne posljedice.
I. Utjecaj na struju statora
Ovo je najdirektniji i najočigledniji efekat.
1. Povećana struja i izobličenje talasnog oblika
Princip: U područjima s manjim zračnim rasporima, magnetski otpor je manji, a gustoća magnetskog fluksa veća; u područjima s većim zračnim rasporima, magnetski otpor je veći, a gustoća magnetskog fluksa manja. Ovo asimetrično magnetsko polje indukuje neuravnoteženu elektromotornu silu u namotajima statora.
Performanse: Ovo uzrokuje neravnotežu u trofaznim strujama statora. Što je još važnije, veliki broj harmonika višeg reda, posebno neparnih harmonika (kao što su 3., 5., 7. itd.), uvode se u oblik vala struje, uzrokujući da oblik vala struje više nije glatki sinusni val, već je izobličen.
2. Generisanje strujnih komponenti sa karakterističnim frekvencijama
Princip: Rotirajuće ekscentrično magnetsko polje je ekvivalentno niskofrekventnom modulacijskom izvoru koji modulira struju osnovne frekvencije napajanja.
Performanse: Bočne zone se pojavljuju u spektru struje statora. Konkretno, karakteristične frekventne komponente se pojavljuju sa obje strane osnovne frekvencije (50Hz).
3. Lokalno pregrijavanje namotaja
Princip: Harmonijske komponente u struji povećavaju gubitke bakra (gubitak I²R) u namotajima statora. Istovremeno, harmonijske struje generiraju dodatne gubitke uzrokovane vrtložnim strujama i histerezisom u željeznom jezgru, što dovodi do povećanih gubitaka u željezu.
Performanse: Lokalna temperatura namotaja statora i željeznog jezgra abnormalno raste, što može premašiti dozvoljenu granicu izolacijskih materijala, ubrzati starenje izolacije, pa čak i uzrokovati kratkospojne pregorevanja.
II. Utjecaj na napon statora
Iako utjecaj na napon nije toliko direktan kao na struju, podjednako je važan.
1. Izobličenje naponskog talasnog oblika
Princip: Elektromotorna sila koju generira generator direktno je povezana s magnetskim fluksom zračnog raspora. Neravnomjeran zračni raspor uzrokuje izobličenje valnog oblika magnetskog fluksa, što zauzvrat uzrokuje izobličenje valnog oblika induciranog napona statora, koji sadrži harmonijske napone.
Performanse: Kvalitet izlaznog napona se smanjuje i više nije standardni sinusni talas.
2. Neravnoteža napona
U teškim asimetričnim slučajevima, to može uzrokovati određeni stepen neravnoteže u trofaznom izlaznom naponu.
III. Drugi ozbiljniji štetni efekti (uzrokovani problemima sa strujom i naponom)
Gore navedeni problemi sa strujom i naponom dodatno će izazvati niz lančanih reakcija, koje su često fatalnije.
1. Neuravnotežena magnetska sila (UMP)
Ovo je najosnovnija i najopasnija posljedica ekscentričnosti zračnog raspora.
​
Princip: Na strani s manjim zračnim rasporom, magnetska sila privlačenja je mnogo veća nego na strani s većim zračnim rasporom. Ova neto magnetska sila privlačenja (UMP) će dodatno povući rotor prema strani s manjim zračnim rasporom.
Začarani krug: UMP će samopogoršati problem neravnomjernog zračnog zazora, formirajući začarani krug. Što je ekscentricitet veći, to je UMP veći; što je UMP veći, to je ekscentricitet veći.
Posljedice:
• Povećane vibracije i buka: Uređaj generira jake vibracije s dvostrukom frekvencijom (uglavnom 2 puta veće od frekvencije napajanja, 100 Hz), a nivoi vibracija i buke se značajno povećavaju.
• Mehaničko oštećenje komponenti: Dugotrajno UMP će uzrokovati povećano trošenje ležajeva, zamor rukavaca, savijanje osovine, a može čak uzrokovati i trljanje statora i rotora jedan o drugi (međusobno trenje i sudar), što je razoran kvar.
2. Povećane vibracije uređaja

Izvori: Uglavnom iz dva aspekta:
1. Elektromagnetne vibracije: Uzrokovane neuravnoteženim magnetnim privlačenjem (UMP), frekvencija je povezana s rotirajućim magnetnim poljem i frekvencijom mreže.
2. Mehaničke vibracije: Uzrokovane trošenjem ležajeva, neusklađenošću osovine i drugim problemima uzrokovanim UMP-om.
Posljedice: Utiče na stabilan rad cijelog generatorskog agregata (uključujući turbinu) i ugrožava sigurnost konstrukcije strojarnice.
3. Utjecaj na priključak na mrežu i elektroenergetski sistem
Izobličenje naponskog talasnog oblika i strujni harmonici će zagaditi elektroenergetski sistem postrojenja i ubrizgati ga u mrežu, što može uticati na normalan rad druge opreme na istoj sabirnici i ne ispunjavati zahtjeve kvaliteta električne energije.
4. Smanjena efikasnost i izlazna snaga
Dodatni harmonijski gubici i zagrijavanje smanjit će efikasnost generatora, a pri istoj ulaznoj snazi ​​vode, korisna aktivna izlazna snaga će se smanjiti.
Zaključak

Neravnomjeran zračni zazor između statora i rotora u velikim hidrogeneratorima nipošto nije trivijalna stvar. Počinje kao elektromagnetski problem, ali se brzo razvija u sveobuhvatan ozbiljan kvar koji integriše električne, mehaničke i termičke aspekte. Neuravnoteženo magnetsko privlačenje (UMP) koje uzrokuje i rezultirajuće jake vibracije su primarni faktori koji ugrožavaju siguran rad jedinice. Stoga, tokom instalacije, održavanja i svakodnevnog rada i održavanja jedinice, ujednačenost zračnog zazora mora se strogo kontrolisati, a rani znakovi kvarova ekscentričnosti moraju se otkriti i blagovremeno riješiti putem online sistema za praćenje (kao što su praćenje vibracija, struje i zračnog zazora).