Neravnomjeran zračni raspor između statora i rotora (obično poznat kao "ekscentricitet zračnog raspora") u velikim hidrogeneratorima ozbiljan je 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 pokreće 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 najizravniji i najočitiji učinak.
1. Povećana struja i izobličenje valnog oblika
Princip: U područjima s manjim zračnim rasporima, magnetski otpor je manji, a gustoća magnetskog toka veća; u područjima s većim zračnim rasporima, magnetski otpor je veći, a gustoća magnetskog toka manja. Ovo asimetrično magnetsko polje inducira neuravnoteženu elektromotornu silu u namotima statora.
Performanse: To 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.), uvodi se u valni oblik struje, uzrokujući da valni oblik struje više nije glatki sinusni val, već je iskrivljen.
2. Generiranje strujnih komponenti s karakterističnim frekvencijama
Princip: Rotirajuće ekscentrično magnetsko polje ekvivalentno je niskofrekventnom modulacijskom izvoru koji modulira struju osnovne frekvencije napajanja.
Performanse: Bočni pojasevi pojavljuju se u spektru struje statora. Točnije, karakteristične frekvencijske komponente pojavljuju se s obje strane osnovne frekvencije (50 Hz).
3. Lokalno pregrijavanje namota
Princip: Harmonijske komponente u struji povećavaju gubitke bakra (gubitak I²R) u namotima statora. Istovremeno, harmonijske struje generiraju dodatne gubitke vrtložnih struja i histereze u željeznoj jezgri, što dovodi do povećanih gubitaka željeza.
Performanse: Lokalna temperatura namota statora i željezne jezgre abnormalno raste, što može premašiti dopuštenu 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, jednako je važan.
1. Izobličenje valnog oblika napona
Princip: Elektromotorna sila koju generira generator izravno je povezana s magnetskim fluksom zračnog raspora. Neravnomjeran zračni raspor uzrokuje izobličenje valnog oblika magnetskog toka, što zauzvrat uzrokuje izobličenje valnog oblika induciranog napona statora, koji sadrži harmonijske napone.
Performanse: Kvaliteta izlaznog napona se smanjuje i više nije standardni sinusni val.
2. Neravnoteža napona
U teškim asimetričnim slučajevima, to može uzrokovati određeni stupanj neravnoteže u trofaznom izlaznom naponu.
III. Drugi ozbiljniji štetni učinci (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 puno veća nego na strani s većim zračnim rasporom. Ova neto magnetska sila privlačenja (UMP) dodatno će povući rotor prema strani s manjim zračnim rasporom.
Začarani krug: UMP će samopogoršati problem neravnomjernog zračnog raspora, stvarajući 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 snažne vibracije s dvostrukom frekvencijom (uglavnom 2 puta veću od frekvencije napajanja, 100 Hz), a razina vibracija i buke značajno se povećava.
• Mehaničko oštećenje komponenti: Dugotrajno UMP uzrokovat će 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 jedinice

Izvori: Uglavnom iz dva aspekta:
1. Elektromagnetske vibracije: Uzrokovane neuravnoteženim magnetskim privlačenjem (UMP), frekvencija je povezana s rotirajućim magnetskim poljem i mrežnom frekvencijom.
2. Mehaničke vibracije: Uzrokovane trošenjem ležajeva, neusklađenošću osovine i drugim problemima uzrokovanim UMP-om.
Posljedice: Utječe na stabilan rad cijelog generatorskog agregata (uključujući turbinu) i ugrožava sigurnost konstrukcije strojarnice.
3. Utjecaj na priključak na mrežu i elektroenergetski sustav
Izobličenje valnog oblika napona i strujni harmonici zagadit će elektroenergetski sustav postrojenja i ubrizgati ga u mrežu, što može utjecati na normalan rad druge opreme na istoj sabirnici i ne zadovoljavati zahtjeve kvalitete električne energije.
4. Smanjena učinkovitost i izlazna snaga
Dodatni harmonijski gubici i zagrijavanje smanjit će učinkovitost generatora, a pri istoj ulaznoj snazi ​​vode, korisna aktivna izlazna snaga će se smanjiti.
Zaključak

Neravnomjeran zračni raspor između statora i rotora u velikim hidrogeneratorima nipošto nije trivijalna stvar. Počinje kao elektromagnetski problem, ali se brzo razvija u sveobuhvatan ozbiljan kvar koji integrira električne, mehaničke i toplinske aspekte. Neuravnoteženo magnetsko privlačenje (UMP) koje uzrokuje i rezultirajuće jake vibracije primarni su čimbenici koji ugrožavaju siguran rad jedinice. Stoga se tijekom ugradnje, održavanja te svakodnevnog rada i održavanja jedinice mora strogo kontrolirati ujednačenost zračnog raspora, a rani znakovi kvarova ekscentričnosti moraju se otkriti i pravovremeno riješiti putem online sustava praćenja (kao što su praćenje vibracija, struje i zračnog raspora).