Netolygus oro tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus (paprastai vadinamas „oro tarpo ekscentriškumu“) dideliuose hidrogeneratoriuose yra rimtas gedimo režimas, galintis turėti daug neigiamos įtakos stabiliam įrenginio veikimui ir tarnavimo laikui.
Paprastai tariant, netolygus oro tarpas sukelia asimetrinį magnetinio lauko pasiskirstymą, o tai savo ruožtu sukelia daugybę elektromagnetinių ir mechaninių problemų. Toliau išsamiai analizuojame poveikį statoriaus srovei ir įtampai, taip pat kitas susijusias neigiamas pasekmes.
I. Poveikis statoriaus srovei
Tai yra pats tiesioginis ir akivaizdžiausias poveikis.
1. Padidėjusi srovė ir bangos formos iškraipymas
Principas: Vietovėse su mažesniais oro tarpais magnetinė varža yra mažesnė, o magnetinio srauto tankis – didesnis; vietose su didesniais oro tarpais magnetinė varža yra didesnė, o magnetinio srauto tankis – mažesnis. Šis asimetriškas magnetinis laukas statoriaus apvijose sukelia nesubalansuotą elektrovaros jėgą.
Našumas: Dėl to trifazėse statoriaus srovėse atsiranda disbalansas. Dar svarbiau, kad į srovės bangos formą įtraukiama daug aukštos eilės harmonikų, ypač nelyginių harmonikų (pvz., 3-ioji, 5-oji, 7-oji ir kt.), todėl srovės bangos forma nebėra lygi sinusinė banga, o yra iškraipyta.
2. Srovės komponentų su būdingais dažniais generavimas
Principas: Sukamasis ekscentrinis magnetinis laukas yra lygiavertis žemo dažnio moduliacijos šaltiniui, kuris moduliuoja pagrindinio galios dažnio srovę.
Našumas: Statoriaus srovės spektre atsiranda šoninių juostų. Tiksliau, būdingi dažnio komponentai atsiranda abiejose pagrindinio dažnio (50 Hz) pusėse.
3. Vietinis apvijų perkaitimas
Principas: Harmoninės srovės dedamosios padidina statoriaus apvijų vario nuostolius (I²R nuostolius). Tuo pačiu metu harmoninės srovės generuoja papildomus sūkurinių srovių ir histerezės nuostolius geležies šerdyje, todėl padidėja geležies nuostoliai.
Našumas: Statoriaus apvijų ir geležies šerdies vietinė temperatūra neįprastai pakyla, o tai gali viršyti leistinas izoliacinių medžiagų ribas, pagreitinti izoliacijos senėjimą ir netgi sukelti trumpojo jungimo perdegimo avarijas.
II. Poveikis statoriaus įtampai
Nors poveikis įtampai nėra toks tiesioginis kaip srovei, jis yra lygiai taip pat svarbus.
1. Įtampos bangos formos iškraipymas
Principas: Generatoriaus sukuriama elektrovaros jėga yra tiesiogiai susijusi su oro tarpo magnetiniu srautu. Netolygus oro tarpas iškreipia magnetinio srauto bangos formą, o tai savo ruožtu iškreipia ir indukuotos statoriaus įtampos bangos formą, kurioje yra harmoninių įtampų.
Našumas: Išėjimo įtampos kokybė sumažėja ir ji nebėra standartinė sinusinė banga.
2. Įtampos disbalansas
Esant dideliems asimetrijos atvejams, tai gali sukelti tam tikrą trijų fazių išėjimo įtampos disbalansą.
III. Kitas rimtesnis nepageidaujamas poveikis (sukeltas srovės ir įtampos problemų)
Minėtos srovės ir įtampos problemos dar labiau sukels grandininių reakcijų seriją, kurios dažnai būna mirtinesnės.
1. Nesubalansuota magnetinė trauka (UMP)
Tai yra svarbiausia ir pavojingiausia oro tarpo ekscentriciteto pasekmė.
​
Principas: Pusėje su mažesniu oro tarpu magnetinė trauka yra daug didesnė nei pusėje su didesniu oro tarpu. Ši grynoji magnetinė trauka (UMP) dar labiau trauks rotorių link pusės su mažesniu oro tarpu.
Užburtas ratas: UMP pats paaštrins nelygaus oro tarpo problemą ir sudarys užburtą ratą. Kuo didesnis ekscentricitetas, tuo didesnis UMP; kuo didesnis UMP, tuo didesnis ekscentricitetas.
Pasekmės:
• Padidėjusi vibracija ir triukšmas: Įrenginys sukuria stiprią, dvigubo dažnio vibraciją (daugiausia 2 kartus didesnę nei galios dažnis, 100 Hz), todėl vibracijos ir triukšmo lygis žymiai padidėja.
• Mechaniniai komponentų pažeidimai: ilgalaikis mechaninis sukimasis padidina guolių susidėvėjimą, veleno kakliukų nuovargį, veleno išlinkimą ir netgi gali sukelti statoriaus ir rotoriaus trintį vienas į kitą (abipusė trintis ir susidūrimas), o tai yra pražūtingas gedimas.
2. Padidėjusi įrenginio vibracija

Šaltiniai: Daugiausia iš dviejų aspektų:
1. Elektromagnetinė vibracija: ją sukelia nesubalansuota magnetinė trauka (UMP), kurios dažnis yra susijęs su besisukančiu magnetiniu lauku ir tinklelio dažniu.
2. Mechaninė vibracija: atsiranda dėl guolių susidėvėjimo, veleno nesutapimo ir kitų UMP sukeltų problemų.
Pasekmės: Sutrinka stabilus viso generatoriaus agregato (įskaitant turbiną) veikimas ir kyla grėsmė jėgainės konstrukcijos saugumui.
3. Poveikis tinklo prijungimui ir elektros energijos sistemai
Įtampos bangos formos iškraipymai ir srovės harmonikos užterš elektrinės elektros energijos sistemą ir pateks į tinklą, o tai gali paveikti normalų kitos toje pačioje magistralėje esančios įrangos veikimą ir neatitikti elektros energijos kokybės reikalavimų.
4. Sumažintas efektyvumas ir išėjimo galia
Papildomi harmoniniai nuostoliai ir įkaitimas sumažins generatoriaus efektyvumą, o esant tokiai pačiai įėjimo vandens galiai, naudingoji aktyvioji galia sumažės.
Išvada

Netolygus oro tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus dideliuose hidrogeneratoriuose jokiu būdu nėra nereikšmingas dalykas. Jis prasideda kaip elektromagnetinė problema, tačiau greitai išsivysto į rimtą ir visapusišką gedimą, apimantį elektrinius, mechaninius ir šiluminius aspektus. Nesubalansuota magnetinė trauka (MMR) ir dėl to atsirandanti stipri vibracija yra pagrindiniai veiksniai, keliantys grėsmę saugiam įrenginio veikimui. Todėl įrenginio montavimo, priežiūros ir kasdienio eksploatavimo bei priežiūros metu oro tarpo vienodumas turi būti griežtai kontroliuojamas, o ankstyvi ekscentriciteto gedimų požymiai turi būti aptikti ir laiku pašalinti naudojant internetines stebėjimo sistemas (pvz., vibracijos, srovės ir oro tarpo stebėjimą).