A nagy vízerőművekben az állórész és a forgórész közötti egyenetlen légrés (általában „légrés excentricitásnak” nevezik) egy súlyos hiba, amely számos káros hatással lehet az egység stabil működésére és élettartamára.
Egyszerűen fogalmazva, az egyenetlen légrés aszimmetrikus mágneses tér eloszlást okoz, ami viszont számos elektromágneses és mechanikai problémát okoz. Az alábbiakban részletesen elemezzük az állórész áramáramra és feszültségre gyakorolt ​​​​hatást, valamint az egyéb kapcsolódó káros következményeket.
I. Az állórészáramra gyakorolt ​​hatás
Ez a legközvetlenebb és legnyilvánvalóbb hatás.
1. Megnövekedett áram és hullámforma-torzítás
Elv: Kisebb légrésekkel rendelkező területeken a mágneses ellenállás kisebb, a mágneses fluxussűrűség pedig nagyobb; nagyobb légrésekkel rendelkező területeken a mágneses ellenállás nagyobb, a mágneses fluxussűrűség pedig kisebb. Ez az aszimmetrikus mágneses tér kiegyensúlyozatlan elektromotoros erőt indukál az állórész tekercseiben.
Teljesítmény: Ez kiegyensúlyozatlanságot okoz a háromfázisú állórészáramokban. Ami még fontosabb, nagyszámú magasabb rendű felharmonikus, különösen páratlan felharmonikus (például 3., 5., 7. stb.) kerül az áramhullámformába, aminek következtében az áramhullámforma már nem sima szinuszhullám, hanem torzul.
2. Karakterisztikus frekvenciájú áramkomponensek generálása
Elv: A forgó excentrikus mágneses mező egyenértékű egy alacsony frekvenciájú modulációs forrással, amely modulálja az alap teljesítményfrekvenciás áramot.
Teljesítmény: Az oldalsávok megjelennek az állórészáram-spektrumban. Pontosabban, a karakterisztikus frekvenciakomponensek az alapfrekvencia (50 Hz) mindkét oldalán jelennek meg.
3. A tekercsek helyi túlmelegedése
Alapelv: Az áram harmonikus komponensei növelik az állórész tekercseinek rézveszteségét (I²R veszteség). Ugyanakkor a harmonikus áramok további örvényáram- és hiszterézisveszteségeket generálnak a vasmagban, ami fokozott vasveszteséghez vezet.
Teljesítmény: Az állórész tekercseinek és a vasmagnak a helyi hőmérséklete rendellenesen megemelkedik, ami meghaladhatja a szigetelőanyagok megengedett határértékét, felgyorsíthatja a szigetelés öregedését, sőt rövidzárlatos kiégési baleseteket is okozhat.
II. Az állórész feszültségére gyakorolt ​​hatás
Bár a feszültségre gyakorolt ​​hatás nem olyan közvetlen, mint az áramra, ugyanolyan fontos.
1. Feszültséghullám-torzítás
Alapelv: A generátor által létrehozott elektromotoros erő közvetlenül összefügg a légrés mágneses fluxusával. Az egyenetlen légrés a mágneses fluxus hullámformájának torzulását okozza, ami viszont az indukált állórészfeszültség hullámformájának torzulását okozza, és harmonikus feszültségeket tartalmaz.
Teljesítmény: A kimeneti feszültség minősége romlik, és már nem szabványos szinuszjel.
2. Feszültségkiegyensúlyozatlanság
Súlyos aszimmetrikus esetekben bizonyos mértékű egyensúlyhiányt okozhat a háromfázisú kimeneti feszültségben.
III. Egyéb, súlyosabb káros hatások (áram- és feszültségproblémák okozta)
A fenti áram- és feszültségproblémák további láncreakciók sorozatát indítják el, amelyek gyakran végzetesek.
1. Kiegyensúlyozatlan mágneses húzóerő (UMP)
Ez a légrés excentricitásának leglényegesebb és legveszélyesebb következménye.
​
Alapelv: A kisebb légrésű oldalon a mágneses húzóerő sokkal nagyobb, mint a nagyobb légrésű oldalon. Ez a nettó mágneses húzóerő (UMP) tovább húzza a rotort a kisebb légrésű oldal felé.
Ördögi kör: Az UMP súlyosbítja az egyenetlen légrés problémáját, ördögi kört képezve. Minél súlyosabb az excentricitás, annál nagyobb az UMP; minél nagyobb az UMP, annál súlyosabb az excentricitás.
Következmények:
• Fokozott rezgés és zaj: Az egység erős, kétszeres frekvenciájú rezgést generál (főleg a teljesítményfrekvencia kétszeresét, 100 Hz-et), és a rezgés- és zajszint jelentősen megnő.
• Alkatrészek mechanikai károsodása: A hosszú távú UMP fokozott csapágykopást, tengelycsap-fáradást, tengelyhajlást okoz, sőt akár az állórész és a forgórész egymáshoz súrlódását is okozhatja (kölcsönös súrlódás és ütközés), ami súlyos meghibásodás.
2. Megnövekedett egységvibráció

Források: Főként két szempontból:
1. Elektromágneses rezgés: A kiegyensúlyozatlan mágneses húzás (UMP) okozza, a frekvencia összefügg a forgó mágneses mezővel és a rács frekvenciájával.
2. Mechanikus rezgés: A csapágykopás, a tengelyeltérés és az UMP által okozott egyéb problémák okozzák.
Következmények: Befolyásolja a teljes generátoregység (beleértve a turbinát is) stabil működését, és veszélyezteti az erőmű szerkezetének biztonságát.
3. A hálózati csatlakozásra és az energiarendszerre gyakorolt ​​hatás
A feszültséghullám-forma torzulása és az áramharmonikusok szennyezik az erőmű energiaellátó rendszerét és a hálózatba jutnak, ami befolyásolhatja az ugyanazon a buszon lévő többi berendezés normál működését, és nem felel meg az energiaminőségi követelményeknek.
4. Csökkentett hatékonyság és kimeneti teljesítmény
A további harmonikus veszteségek és a felmelegedés csökkentik a generátor hatásfokát, és azonos bemeneti vízteljesítmény mellett a hasznos aktív teljesítmény is csökkenni fog.
Következtetés

A nagy vízerőművek állórésze és forgórésze közötti egyenetlen légrés semmiképpen sem jelentéktelen dolog. Elektromágneses problémaként kezdődik, de gyorsan átfogó, súlyos hibává alakul, amely magában foglalja az elektromos, mechanikai és termikus szempontokat. Az általa okozott kiegyensúlyozatlan mágneses húzóerő (UMP) és az ebből eredő súlyos rezgés az egység biztonságos működését veszélyeztető elsődleges tényezők. Ezért az egység telepítése, karbantartása, valamint a napi üzemeltetés és karbantartás során szigorúan ellenőrizni kell a légrés egyenletességét, és az excentricitási hibák korai jeleit időben fel kell ismerni és kezelni kell online megfigyelőrendszerek (például rezgés-, áram- és légrés-figyelés) segítségével.