Un espazo de aire desigual entre o estator e o rotor (coñecido comunmente como "excentricidade do espazo de aire") en grandes hidroxeradores é un modo de fallo grave que pode ter unha serie de efectos adversos no funcionamento estable e na vida útil da unidade.
En termos sinxelos, un entreferro desigual provoca unha distribución asimétrica do campo magnético, que á súa vez desencadea unha serie de problemas electromagnéticos e mecánicos. A continuación, analizamos en detalle o impacto na corrente e tensión do estator, así como outras consecuencias adversas asociadas.
I. Impacto na corrente do estator
Este é o efecto máis directo e obvio.
1. Aumento da corrente e da distorsión da forma de onda
Principio: En zonas con entreferros máis pequenos, a resistencia magnética é menor e a densidade de fluxo magnético é maior; en zonas con entreferros máis grandes, a resistencia magnética é maior e a densidade de fluxo magnético é menor. Este campo magnético asimétrico induce unha forza electromotriz desequilibrada nos enrolamentos do estator.
Rendemento: Isto provoca un desequilibrio nas correntes do estator trifásico. Máis importante aínda, introdúcense na forma de onda da corrente un gran número de harmónicos de orde superior, especialmente harmónicos impares (como o 3º, o 5º, o 7º, etc.), o que fai que esta deixe de ser unha onda sinusoidal suave e estea distorsionada.
2. Xeración de compoñentes de corrente con frecuencias características
Principio: O campo magnético excéntrico rotatorio é equivalente a unha fonte de modulación de baixa frecuencia que modula a corrente de frecuencia básica da industria.
Rendemento: As bandas laterais aparecen no espectro de corrente do estator. En concreto, os compoñentes de frecuencia característicos aparecen a ambos os dous lados da frecuencia fundamental (50 Hz).
3. Sobrequecemento local dos enrolamentos
Principio: Os compoñentes harmónicos na corrente aumentan a perda de cobre (perda I²R) dos enrolamentos do estator. Ao mesmo tempo, as correntes harmónicas xeran perdas adicionais por correntes de Foucault e histérese no núcleo de ferro, o que leva a un aumento da perda de ferro.
Rendemento: A temperatura local dos enrolamentos do estator e do núcleo de ferro aumenta anormalmente, o que pode superar o límite admisible dos materiais de illamento, acelerar o envellecemento do illamento e mesmo causar accidentes por curtocircuíto.
II. Impacto na tensión do estator
Aínda que o impacto na voltaxe non é tan directo como na corrente, é igualmente importante.
1. Distorsión da forma de onda de tensión
Principio: A forza electromotriz xerada polo xerador está directamente relacionada co fluxo magnético do entreferro. Un entreferro desigual provoca a distorsión da forma de onda do fluxo magnético, o que á súa vez fai que a forma de onda da tensión do estator inducida tamén se distorsione, contendo tensións harmónicas.
Rendemento: A calidade da tensión de saída diminúe e xa non é unha onda sinusoidal estándar.
2. Desequilibrio de tensión
En casos asimétricos graves, pode causar un certo grao de desequilibrio na tensión de saída trifásica.
III. Outros efectos adversos máis graves (causados ​​por problemas de corrente e tensión)
Os problemas de corrente e tensión mencionados anteriormente desencadearán unha serie de reaccións en cadea, que a miúdo son máis fatais.
1. Tracción magnética desequilibrada (TMP)
Esta é a consecuencia máis grave e perigosa da excentricidade do entreferro.
​
Principio: No lado cun espazo de aire máis pequeno, a forza de atracción magnética é moito maior que no lado cun espazo de aire máis grande. Esta forza de atracción magnética neta (UMP) atraerá aínda máis o rotor cara ao lado co espazo de aire máis pequeno.
Ciclo vicioso: a UMP agravará o problema do entreferro desigual, formando un círculo vicioso. Canto máis grave sexa a excentricidade, maior será a UMP; canto maior sexa a UMP, máis grave será a excentricidade.
Consecuencias:
• Aumento da vibración e do ruído: a unidade xera unha forte vibración por duplicación de frecuencia (principalmente o dobre da frecuencia de alimentación, 100 Hz) e os niveis de vibración e ruído aumentan significativamente.
• Danos mecánicos nos compoñentes: a UMP a longo prazo provocará un maior desgaste dos rolamentos, fatiga do muñón, flexión do eixe e pode incluso facer que o estator e o rotor se rocen entre si (fricción e colisión mutuas), o que supón un fallo devastador.
2. Aumento da vibración da unidade

Fontes: Principalmente desde dous puntos de vista:
1. Vibración electromagnética: causada pola forza de atracción magnética desequilibrada (UMP), a frecuencia está relacionada co campo magnético rotatorio e a frecuencia da grella.
2. Vibración mecánica: causada polo desgaste dos rolamentos, a desalineación do eixe e outros problemas causados ​​pola UMP.
Consecuencias: Afecta o funcionamento estable de todo o grupo electróxeno (incluída a turbina) e ameaza a seguridade da estrutura da central eléctrica.
3. Impacto na conexión á rede e no sistema eléctrico
A distorsión da forma de onda de tensión e os harmónicos de corrente contaminarán o sistema eléctrico da planta e inxectaranse na rede, o que pode afectar o funcionamento normal doutros equipos no mesmo bus e non cumprir os requisitos de calidade de enerxía.
4. Eficiencia e potencia de saída reducidas
As perdas harmónicas adicionais e o quecemento reducirán a eficiencia do xerador e, coa mesma potencia de entrada da auga, a potencia activa útil de saída diminuirá.
Conclusión

Un espazo de aire desigual entre o estator e o rotor en grandes hidroxeradores non é en absoluto un asunto trivial. Comeza como un problema electromagnético, pero evoluciona rapidamente cara a un fallo grave e completo que integra aspectos eléctricos, mecánicos e térmicos. A tracción magnética desequilibrada (UMP) que provoca e a grave vibración resultante son os principais factores que ameazan o funcionamento seguro da unidade. Polo tanto, durante a instalación, o mantemento e o funcionamento e mantemento diarios da unidade, a uniformidade do espazo de aire debe controlarse estritamente, e os primeiros signos de fallos de excentricidade deben detectarse e manexarse ​​de maneira oportuna mediante sistemas de monitorización en liña (como a monitorización de vibracións, correntes e espazos de aire).