Ujævnt luftgab mellem stator og rotor (almindeligvis kendt som "luftgabsexcentricitet") i store hydrogeneratorer er en alvorlig fejltilstand, der kan have en række negative virkninger på enhedens stabile drift og levetid.
Enkelt sagt forårsager et ujævnt luftgab asymmetrisk magnetfeltfordeling, hvilket igen udløser en række elektromagnetiske og mekaniske problemer. Nedenfor analyserer vi detaljeret virkningen på statorstrøm og -spænding samt andre tilhørende negative konsekvenser.
I. Indvirkning på statorstrømmen
Dette er den mest direkte og åbenlyse effekt.
1. Øget strøm- og bølgeformsforvrængning
Princip: I områder med mindre luftspalter er den magnetiske modstand mindre, og den magnetiske fluxtæthed er større; i områder med større luftspalter er den magnetiske modstand større, og den magnetiske fluxtæthed er mindre. Dette asymmetriske magnetfelt inducerer en ubalanceret elektromotorisk kraft i statorviklingerne.
Ydeevne: Dette forårsager ubalance i trefasede statorstrømme. Endnu vigtigere er det, at et stort antal harmoniske af højere orden, især ulige harmoniske (såsom 3., 5., 7. osv.), introduceres i strømbølgeformen, hvilket får strømbølgeformen til ikke længere at være en jævn sinusbølge, men til at være forvrænget.
2. Generering af strømkomponenter med karakteristiske frekvenser
Princip: Det roterende excentriske magnetfelt svarer til en lavfrekvent modulationskilde, der modulerer den grundlæggende effektfrekvensstrøm.
Ydeevne: Sidebånd optræder i statorstrømspektret. Specifikt optræder karakteristiske frekvenskomponenter på begge sider af grundfrekvensen (50 Hz).
3. Lokal overophedning af viklinger
Princip: Harmoniske komponenter i strømmen øger kobbertabet (I²R-tab) i statorviklingerne. Samtidig genererer harmoniske strømme yderligere hvirvelstrøms- og hysteresetab i jernkernen, hvilket fører til øget jerntab.
Ydeevne: Den lokale temperatur på statorviklingerne og jernkernen stiger unormalt, hvilket kan overskride den tilladte grænse for isoleringsmaterialerne, fremskynde ældning af isoleringen og endda forårsage kortslutningsulykker.
II. Indvirkning på statorspænding
Selvom påvirkningen på spændingen ikke er så direkte som på strømmen, er den lige så vigtig.
1. Spændingsbølgeformforvrængning
Princip: Den elektromotoriske kraft, der genereres af generatoren, er direkte relateret til luftgabets magnetiske flux. Et ujævnt luftgab forårsager forvrængning af den magnetiske fluxbølgeform, hvilket igen forårsager, at den inducerede statorspændingsbølgeform også forvrænges og indeholder harmoniske spændinger.
Ydeevne: Udgangsspændingens kvalitet falder og er ikke længere en standard sinusbølge.
2. Spændingsubalance
I alvorlige asymmetriske tilfælde kan det forårsage en vis grad af ubalance i trefaset udgangsspænding.
III. Andre mere alvorlige bivirkninger (forårsaget af strøm- og spændingsproblemer)
Ovenstående strøm- og spændingsproblemer vil yderligere udløse en række kædereaktioner, som ofte er mere fatale.
1. Ubalanceret magnetisk trækkraft (UMP)
Dette er den mest centrale og farlige konsekvens af luftgabets excentricitet.
​
Princip: På siden med et mindre luftgab er den magnetiske trækkraft meget større end på siden med et større luftgab. Denne netto magnetiske trækkraft (UMP) vil yderligere trække rotoren mod siden med det mindre luftgab.
Ond cirkel: UMP vil forværre problemet med ujævne luftspalter og danne en ond cirkel. Jo mere excentriciteten er, desto større er UMP; jo større UMP er, desto mere alvorlig er excentriciteten.
Konsekvenser:
• Øget vibration og støj: Enheden genererer kraftige frekvensfordoblede vibrationer (primært 2 gange strømfrekvensen, 100 Hz), og vibrations- og støjniveauerne stiger betydeligt.
• Mekanisk skade på komponenter: Langvarig UMP vil forårsage øget lejeslid, akseludmattelse, akselbøjning og kan endda få stator og rotor til at gnide mod hinanden (gensidig friktion og kollision), hvilket er en ødelæggende fejl.
2. Øget enhedsvibration

Kilder: Primært fra to aspekter:
1. Elektromagnetisk vibration: Forårsaget af ubalanceret magnetisk trækkraft (UMP), er frekvensen relateret til det roterende magnetfelt og gitterfrekvensen.
2. Mekanisk vibration: Forårsaget af lejeslid, akselforskydning og andre problemer forårsaget af UMP.
Konsekvenser: Påvirker den stabile drift af hele generatorsættet (inklusive turbinen) og truer kraftværkets strukturs sikkerhed.
3. Indvirkning på nettilslutning og elsystem
Forvrængning af spændingsbølgeform og strømharmoniske vil forurene anlæggets elsystem og injicere det i nettet, hvilket kan påvirke den normale drift af andet udstyr på samme bus og ikke opfylder kravene til strømkvalitet.
4. Reduceret effektivitet og udgangseffekt
Yderligere harmoniske tab og opvarmning vil reducere generatorens effektivitet, og under den samme tilførte vandeffekt vil den nyttige aktive effekt falde.
Konklusion

Ujævnt luftgab mellem stator og rotor i store hydrogeneratorer er på ingen måde en triviel sag. Det starter som et elektromagnetisk problem, men udvikler sig hurtigt til en omfattende, alvorlig fejl, der integrerer elektriske, mekaniske og termiske aspekter. Den ubalancerede magnetiske trækkraft (UMP), som det forårsager, og den deraf følgende kraftige vibration er de primære faktorer, der truer enhedens sikre drift. Derfor skal luftgabets ensartethed kontrolleres nøje under installation, vedligeholdelse og daglig drift og vedligeholdelse af enheden, og tidlige tegn på excentricitetsfejl skal opdages og håndteres rettidigt via online overvågningssystemer (såsom overvågning af vibrationer, strøm og luftgab).