Büyük hidroelektrik santrallerinde stator ve rotor arasındaki düzensiz hava boşluğu (genellikle "hava boşluğu eksantrikliği" olarak bilinir), ünitenin istikrarlı çalışması ve ömrü üzerinde bir dizi olumsuz etkiye sahip olabilen ciddi bir arıza türüdür.
Basitçe ifade etmek gerekirse, düzensiz hava boşluğu, asimetrik manyetik alan dağılımına neden olur ve bu da bir dizi elektromanyetik ve mekanik probleme yol açar. Aşağıda, stator akımı ve gerilimi üzerindeki etkisini ve diğer olumsuz sonuçlarını ayrıntılı olarak analiz edeceğiz.
I. Stator Akımına Etkisi
Bu, en doğrudan ve en belirgin etkidir.
1. Artan Akım ve Dalga Biçimi Bozulması
Prensip: Hava boşluklarının daha küçük olduğu bölgelerde manyetik direnç daha küçük, manyetik akı yoğunluğu ise daha büyüktür; hava boşluklarının daha büyük olduğu bölgelerde ise manyetik direnç daha büyük, manyetik akı yoğunluğu ise daha küçüktür. Bu asimetrik manyetik alan, stator sargılarında dengesiz bir elektromotor kuvveti indükler.
Performans: Bu durum, üç fazlı stator akımlarında dengesizliğe neden olur. Daha da önemlisi, akım dalga formuna çok sayıda yüksek dereceli harmonik, özellikle tek harmonikler (3., 5., 7. vb.) eklenir; bu da akım dalga formunun artık düzgün bir sinüs dalgası olmamasına, aksine bozulmasına yol açar.
2. Karakteristik Frekanslara Sahip Akım Bileşenlerinin Üretimi
Prensip: Dönen eksantrik manyetik alan, temel güç frekanslı akımı modüle eden düşük frekanslı bir modülasyon kaynağına eşdeğerdir.
Performans: Stator akım spektrumunda yan bantlar ortaya çıkar. Özellikle, temel frekansın (50 Hz) her iki tarafında karakteristik frekans bileşenleri görülür.
3. Sargıların Yerel Aşırı Isınması
Prensip: Akımdaki harmonik bileşenler, stator sargılarının bakır kaybını (I²R kaybı) artırır. Aynı zamanda, harmonik akımlar demir çekirdekte ek girdap akımı ve histerezis kayıpları oluşturarak demir kaybının artmasına yol açar.
Performans: Stator sargılarının ve demir çekirdeğin yerel sıcaklığı anormal şekilde yükselir; bu durum yalıtım malzemelerinin izin verilen sınırını aşabilir, yalıtımın eskimesini hızlandırabilir ve hatta kısa devre kaynaklı yanma kazalarına neden olabilir.
II. Stator Gerilimine Etkisi
Gerilim üzerindeki etkisi akım üzerindeki kadar doğrudan olmasa da, aynı derecede önemlidir.
1. Gerilim Dalga Formu Bozulması
Prensip: Jeneratör tarafından üretilen elektromotor kuvvet, hava aralığındaki manyetik akı ile doğrudan ilişkilidir. Düzensiz hava aralığı, manyetik akı dalga biçiminde bozulmaya neden olur; bu da indüklenen stator gerilimi dalga biçiminin de bozulmasına ve harmonik gerilimler içermesine yol açar.
Performans: Çıkış voltajının kalitesi düşüyor ve artık standart bir sinüs dalgası değil.
2. Gerilim Dengesizliği
Şiddetli asimetrik durumlarda, üç fazlı çıkış voltajında ​​belirli bir dengesizliğe neden olabilir.
III. Diğer Daha Ciddi Olumsuz Etkiler (Akım ve Gerilim Sorunlarından Kaynaklananlar)
Yukarıda belirtilen akım ve voltaj sorunları, genellikle daha ölümcül olan bir dizi zincirleme reaksiyonu tetikleyecektir.
1. Dengesiz Manyetik Çekim (UMP)
Bu, hava boşluğu eksantrikliğinin en temel ve tehlikeli sonucudur.
​
Prensip: Hava boşluğunun daha küçük olduğu tarafta, manyetik çekim, hava boşluğunun daha büyük olduğu tarafa göre çok daha fazladır. Bu net manyetik çekim (UMP), rotoru daha küçük hava boşluğuna sahip tarafa doğru daha da çekecektir.
Kısır Döngü: UMP, düzensiz hava boşluğu sorununu kendi kendine daha da kötüleştirerek bir kısır döngü oluşturur. Eksantriklik ne kadar şiddetliyse, UMP de o kadar büyük olur; UMP ne kadar büyükse, eksantriklik de o kadar şiddetli olur.
Sonuçlar:
•Artan Titreşim ve Gürültü: Cihaz, güçlü frekans ikiye katlanmış titreşim (esas olarak güç frekansının 2 katı, 100 Hz) üretir ve titreşim ve gürültü seviyeleri önemli ölçüde artar.
•Bileşenlerde Mekanik Hasar: Uzun süreli UMP, yatak aşınmasını, mil yorgunluğunu, şaft bükülmesini artırır ve hatta stator ile rotorun birbirine sürtünmesine (karşılıklı sürtünme ve çarpışma) neden olabilir ki bu da yıkıcı bir arızadır.
2. Artan Ünite Titreşimi

Kaynaklar: Esasen iki açıdan:
1. Elektromanyetik Titreşim: Dengesiz manyetik çekimden (UMP) kaynaklanır, frekansı dönen manyetik alan ve şebeke frekansıyla ilişkilidir.
2. Mekanik Titreşim: Yatak aşınması, şaft hizalama bozukluğu ve UMP'nin neden olduğu diğer sorunlardan kaynaklanır.
Sonuçları: Tüm jeneratör setinin (türbin dahil) istikrarlı çalışmasını etkiler ve santral yapısının güvenliğini tehdit eder.
3. Şebeke Bağlantısı ve Güç Sistemine Etkisi
Gerilim dalga biçimi bozulmaları ve akım harmonikleri, santralin güç sistemini kirletecek ve şebekeye enjekte edilecek, bu da aynı bara bağlı diğer ekipmanların normal çalışmasını etkileyebilir ve güç kalitesi gereksinimlerini karşılamayacaktır.
4. Azalan Verimlilik ve Çıkış Gücü
Ek harmonik kayıplar ve ısınma, jeneratörün verimliliğini düşürecek ve aynı giriş su gücü altında, faydalı aktif güç çıkışı azalacaktır.
Çözüm

Büyük hidroelektrik santrallerinde stator ve rotor arasındaki düzensiz hava boşluğu hiç de önemsiz bir sorun değildir. Elektromanyetik bir sorun olarak başlar ancak hızla elektriksel, mekanik ve termal yönleri entegre eden kapsamlı ve ciddi bir arızaya dönüşür. Bunun neden olduğu dengesiz manyetik çekme (UMP) ve sonuç olarak ortaya çıkan şiddetli titreşim, ünitenin güvenli çalışmasını tehdit eden başlıca faktörlerdir. Bu nedenle, ünite kurulumu, bakımı ve günlük işletim ve bakımı sırasında hava boşluğunun düzgünlüğü sıkı bir şekilde kontrol edilmeli ve eksantriklik arızalarının erken belirtileri, çevrimiçi izleme sistemleri (titreşim, akım ve hava boşluğu izleme gibi) aracılığıyla zamanında tespit edilip giderilmelidir.