Нерамномерниот воздушен јаз помеѓу статорот и роторот (попознат како „екцентрицитет на воздушен јаз“) кај големите хидрогенератори е сериозен дефект што може да има низа негативни ефекти врз стабилното работење и животниот век на единицата.
Едноставно кажано, нееднаквиот воздушен јаз предизвикува асиметрична распределба на магнетното поле, што пак предизвикува низа електромагнетни и механички проблеми. Подолу детално го анализираме влијанието врз струјата и напонот на статорот, како и другите поврзани негативни последици.
I. Влијание врз струјата на статорот
Ова е најдиректниот и најочигледен ефект.
1. Зголемена дисторзија на струјата и брановата форма
Принцип: Во области со помали воздушни празнини, магнетниот отпор е помал, а густината на магнетниот флукс е поголема; во области со поголеми воздушни празнини, магнетниот отпор е поголем, а густината на магнетниот флукс е помала. Ова асиметрично магнетно поле индуцира неурамнотежена електромоторна сила во намотките на статорот.
Перформанси: Ова предизвикува нерамнотежа во трифазните статорски струи. Уште поважно, голем број хармоници од повисок ред, особено непарни хармоници (како што се 3-ти, 5-ти, 7-ми итн.), се воведуваат во струјниот бран, предизвикувајќи струјниот бран повеќе да не биде мазен синусоиден бран, туку да биде искривен.
2. Генерирање на струјни компоненти со карактеристични фреквенции
Принцип: Ротирачкото ексцентрично магнетно поле е еквивалентно на извор на нискофреквентна модулација кој ја модулира основната струја на енергетската фреквенција.
Перформанси: Во спектарот на струјата на статорот се појавуваат странични ленти. Поточно, карактеристичните фреквентни компоненти се појавуваат од двете страни на основната фреквенција (50Hz).
3. Локално прегревање на намотките
Принцип: Хармоничните компоненти во струјата го зголемуваат губитокот на бакар (загуба на I²R) на намотките на статорот. Во исто време, хармоничните струи генерираат дополнителни вртложни струи и хистерезисни губитоци во железното јадро, што доведува до зголемен губиток на железо.
Перформанси: Локалната температура на намотките на статорот и јадрото на железото се зголемува ненормално, што може да ја надмине дозволената граница на изолациските материјали, да го забрза стареењето на изолацијата, па дури и да предизвика несреќи со прегорување од краток спој.
II. Влијание врз напонот на статорот
Иако влијанието врз напонот не е толку директно како врз струјата, тоа е подеднакво важно.
1. Искривување на брановата форма на напонот
Принцип: Електромоторната сила генерирана од генераторот е директно поврзана со магнетниот флукс на воздушниот јаз. Нерамномерниот воздушен јаз предизвикува дисторзија на брановиот облик на магнетниот флукс, што пак предизвикува дисторзија на индуцираниот бранов напон на статорот, кој содржи хармонични напони.
Перформанси: Квалитетот на излезниот напон се намалува и повеќе не е стандарден синусоиден бран.
2. Нерамнотежа на напонот
Во тешки асиметрични случаи, може да предизвика одреден степен на нерамнотежа во трифазниот излезен напон.
III. Други посериозни несакани ефекти (предизвикани од проблеми со струјата и напонот)
Горенаведените проблеми со струјата и напонот дополнително ќе предизвикаат серија верижни реакции, кои честопати се пофатални.
1. Неурамнотежено магнетно повлекување (UMP)
Ова е најосновната и најопасната последица од ексцентричноста на воздушниот јаз.
​
Принцип: На страната со помал воздушен јаз, магнетната сила е многу поголема отколку на страната со поголем воздушен јаз. Оваа нето магнетна сила (UMP) дополнително ќе го повлече роторот кон страната со помал воздушен јаз.
Маѓепсан циклус: UMP само ќе го влоши проблемот со нееднаквиот воздушен јаз, формирајќи маѓепсан круг. Колку е посилна ексцентричноста, толку е поголема UMP; колку е поголема UMP, толку е посилна ексцентричноста.
Последици:
• Зголемени вибрации и бучава: Уредот генерира силни вибрации двојно зголемени на фреквенцијата (главно 2 пати поголеми од фреквенцијата на напојување, 100Hz), а нивоата на вибрации и бучава значително се зголемуваат.
• Механичко оштетување на компонентите: Долгорочниот UMP ќе предизвика зголемено абење на лежиштата, замор на спикерите, свиткување на вратилото, па дури може да предизвика и триење на статорот и роторот еден од друг (меѓусебно триење и судир), што е катастрофален дефект.
2. Зголемени вибрации на единицата

Извори: Главно од два аспекта:
1. Електромагнетни вибрации: Предизвикани од неурамнотежено магнетно повлекување (UMP), фреквенцијата е поврзана со ротирачкото магнетно поле и фреквенцијата на мрежата.
2. Механички вибрации: Предизвикани од абење на лежиштата, неправилно порамнување на вратилото и други проблеми предизвикани од UMP.
Последици: Влијае врз стабилното работење на целиот генератор (вклучувајќи ја и турбината) и ја загрозува безбедноста на структурата на електраната.
3. Влијание врз поврзувањето со мрежата и електроенергетскиот систем
Искривувањето на брановите форми на напонот и хармониците на струјата ќе го загадат енергетскиот систем на електраната и ќе се инјектираат во мрежата, што може да влијае на нормалното работење на другата опрема на истата шина и не ги исполнува барањата за квалитет на електричната енергија.
4. Намалена ефикасност и излезна моќност
Дополнителните хармониски загуби и загревањето ќе ја намалат ефикасноста на генераторот, а под истата влезна моќност на водата, корисната активна излезна моќност ќе се намали.
Заклучок

Нерамномерниот воздушен јаз помеѓу статорот и роторот кај големите хидрогенератори воопшто не е тривијална работа. Започнува како електромагнетен проблем, но брзо се развива во сеопфатен сериозен дефект што ги интегрира електричните, механичките и термичките аспекти. Неурамнотеженото магнетно повлекување (UMP) што го предизвикува и резултирачките силни вибрации се главните фактори што го загрозуваат безбедното работење на единицата. Затоа, за време на инсталацијата, одржувањето и секојдневното работење и одржување на единицата, униформноста на воздушниот јаз мора строго да се контролира, а раните знаци на дефекти на ексцентричноста мора да се откријат и навремено да се решат преку системи за онлајн мониторинг (како што се мониторинг на вибрации, струја и воздушен јаз).