मोठ्या जलविद्युत जनित्रांमध्ये स्टेटर आणि रोटरमधील हवेच्या अंतरातील असमानता (सामान्यतः "एअर गॅप एक्सेंट्रिसिटी" म्हणून ओळखली जाते) हा एक गंभीर दोष आहे, ज्यामुळे युनिटच्या स्थिर कार्यावर आणि आयुर्मानावर अनेक प्रतिकूल परिणाम होऊ शकतात.
सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास, असमान एअर गॅपमुळे चुंबकीय क्षेत्राचे वितरण असममित होते, ज्यामुळे पुढे अनेक विद्युतचुंबकीय आणि यांत्रिक समस्या निर्माण होतात. खाली आम्ही स्टेटर करंट आणि व्होल्टेजवरील परिणाम, तसेच इतर संबंधित प्रतिकूल परिणामांचे तपशीलवार विश्लेषण केले आहे.
I. स्टेटर प्रवाहावरील परिणाम
हा सर्वात थेट आणि स्पष्ट परिणाम आहे.
१. वाढलेला विद्युत प्रवाह आणि तरंगरूपातील विकृती
तत्त्व: कमी हवेच्या फटी असलेल्या भागांमध्ये, चुंबकीय रोध कमी आणि चुंबकीय प्रवाह घनता जास्त असते; जास्त हवेच्या फटी असलेल्या भागांमध्ये, चुंबकीय रोध जास्त आणि चुंबकीय प्रवाह घनता कमी असते. हे असममित चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर विंडिंगमध्ये असंतुलित विद्युत-प्रेरक बल प्रेरित करते.
कार्यक्षमता: यामुळे तीन-फेज स्टेटर प्रवाहामध्ये असंतुलन निर्माण होते. त्याहून महत्त्वाचे म्हणजे, मोठ्या संख्येने उच्च-क्रमांकाचे हार्मोनिक्स, विशेषतः विषम हार्मोनिक्स (जसे की तिसरा, पाचवा, सातवा, इत्यादी), प्रवाहाच्या तरंगरूपामध्ये समाविष्ट होतात, ज्यामुळे प्रवाहाचे तरंगरूप एक गुळगुळीत साइन वेव्ह न राहता विकृत होते.
२. वैशिष्ट्यपूर्ण वारंवारता असलेल्या वर्तमान घटकांची निर्मिती
तत्त्व: फिरणारे विकेंद्रित चुंबकीय क्षेत्र हे एका कमी-वारंवारता मॉड्युलेशन स्रोताच्या समतुल्य असते, जे मूलभूत पॉवर फ्रिक्वेन्सी प्रवाहाचे मॉड्युलेशन करते.
कार्यक्षमता: स्टेटर करंट स्पेक्ट्रममध्ये साइडबँड्स दिसतात. विशेषतः, मूलभूत वारंवारतेच्या (50Hz) दोन्ही बाजूंना वैशिष्ट्यपूर्ण वारंवारता घटक दिसतात.
३. विंडिंगचे स्थानिक अतिउष्णता
तत्त्व: विद्युत प्रवाहातील हार्मोनिक घटक स्टेटर विंडिंगमधील कॉपर लॉस (I²R लॉस) वाढवतात. त्याच वेळी, हार्मोनिक प्रवाह आयर्न कोअरमध्ये अतिरिक्त एडी करंट आणि हिस्टेरेसिस लॉस निर्माण करतात, ज्यामुळे आयर्न लॉस वाढतो.
कार्यक्षमता: स्टेटर वाइंडिंग आणि आयर्न कोअरचे स्थानिक तापमान असामान्यपणे वाढते, ज्यामुळे इन्सुलेशन सामग्रीची स्वीकार्य मर्यादा ओलांडली जाऊ शकते, इन्सुलेशनचे वृद्धत्व वाढू शकते आणि शॉर्ट-सर्किट बर्नआउट अपघात देखील होऊ शकतात.
II. स्टेटर व्होल्टेजवर होणारा परिणाम
जरी व्होल्टेजवरील परिणाम प्रवाहाइतका थेट नसला तरी, तो तितकाच महत्त्वाचा आहे.
१. व्होल्टेज वेव्हफॉर्म विकृती
तत्त्व: जनरेटरद्वारे निर्माण होणारी विद्युत-प्रेरक शक्ती ही एअर गॅपमधील चुंबकीय फ्लक्सशी थेट संबंधित असते. असमान एअर गॅपमुळे चुंबकीय फ्लक्सच्या वेव्हफॉर्ममध्ये विकृती निर्माण होते, ज्यामुळे प्रेरित स्टेटर व्होल्टेजच्या वेव्हफॉर्ममध्येही विकृती येते आणि त्यात हार्मोनिक व्होल्टेज समाविष्ट होतात.
कार्यक्षमता: आउटपुट व्होल्टेजची गुणवत्ता कमी होते आणि ते मानक साइन वेव्ह राहत नाही.
२. व्होल्टेज असंतुलन
गंभीर असममित प्रकरणांमध्ये, त्यामुळे तीन-फेज आउटपुट व्होल्टेजमध्ये काही प्रमाणात असंतुलन निर्माण होऊ शकते.
III. इतर अधिक गंभीर दुष्परिणाम (विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेजच्या समस्यांमुळे होणारे)
वरील विद्युत प्रवाह आणि व्होल्टेजच्या समस्यांमुळे पुढे साखळी प्रतिक्रियांची एक मालिका सुरू होईल, जी अनेकदा अधिक प्राणघातक असते.
१. असंतुलित चुंबकीय ओढ (यूएमपी)
हा एअर गॅपच्या विकेंद्रितपणाचा सर्वात मुख्य आणि धोकादायक परिणाम आहे.
च्या
तत्त्व: कमी हवेच्या फटीच्या बाजूला, जास्त हवेच्या फटीच्या बाजूपेक्षा चुंबकीय ओढ खूप जास्त असते. ही निव्वळ चुंबकीय ओढ (UMP) रोटरला कमी हवेच्या फटीच्या बाजूकडे अधिक खेचेल.
दुष्टचक्र: UMP असमान हवेच्या अंतराची समस्या अधिकच वाढवते, ज्यामुळे एक दुष्टचक्र निर्माण होते. विकेंद्रितता जितकी जास्त, तितका UMP जास्त; आणि UMP जितका जास्त, तितकी विकेंद्रितता अधिक तीव्र.
परिणाम:
• वाढलेले कंपन आणि आवाज: हे युनिट तीव्र वारंवारता-दुप्पट कंपन (मुख्यतः पॉवर फ्रिक्वेन्सीच्या २ पट, १००Hz) निर्माण करते, आणि त्यामुळे कंपन व आवाजाची पातळी लक्षणीयरीत्या वाढते.
• घटकांचे यांत्रिक नुकसान: दीर्घकाळ UMP मुळे बेअरिंगची झीज वाढते, जर्नल फटीग, शाफ्ट वाकतो आणि यामुळे स्टेटर व रोटर एकमेकांवर घासले जाऊ शकतात (परस्पर घर्षण आणि टक्कर), जे एक विनाशकारी बिघाड आहे.
२. वाढलेले युनिट कंपन

स्रोत: मुख्यत्वे दोन बाबींमधून:
१. विद्युतचुंबकीय कंपन: हे असंतुलित चुंबकीय ओढीमुळे (UMP) निर्माण होते आणि याची वारंवारता फिरत्या चुंबकीय क्षेत्राशी व ग्रिडच्या वारंवारतेशी संबंधित असते.
२. यांत्रिक कंपन: बेअरिंगची झीज, शाफ्टचे अलाइनमेंट बिघडणे आणि UMP मुळे होणाऱ्या इतर समस्यांमुळे होते.
परिणाम: संपूर्ण जनरेटर संचाच्या (टर्बाइनसह) स्थिर कार्यावर परिणाम होतो आणि वीज केंद्राच्या संरचनेच्या सुरक्षिततेला धोका निर्माण होतो.
३. ग्रीड जोडणी आणि वीज प्रणालीवर होणारा परिणाम
व्होल्टेज वेव्हफॉर्ममधील विकृती आणि करंट हार्मोनिक्स प्लांटच्या पॉवर सिस्टीमला दूषित करतील आणि ग्रीडमध्ये प्रवेश करतील, ज्यामुळे त्याच बसवरील इतर उपकरणांच्या सामान्य कार्यावर परिणाम होऊ शकतो आणि पॉवर क्वालिटीच्या आवश्यकता पूर्ण होत नाहीत.
४. कमी झालेली कार्यक्षमता आणि आउटपुट पॉवर
अतिरिक्त हार्मोनिक हानी आणि उष्णतेमुळे जनरेटरची कार्यक्षमता कमी होईल आणि तेवढ्याच पाण्याच्या इनपुट शक्तीवर, उपयुक्त सक्रिय शक्ती उत्पादन कमी होईल.
निष्कर्ष

मोठ्या जलविद्युत जनित्रांमध्ये स्टेटर आणि रोटरमधील हवेच्या अंतरातील असमानता ही अजिबात क्षुल्लक बाब नाही. याची सुरुवात विद्युतचुंबकीय समस्येने होते, परंतु लवकरच त्याचे रूपांतर विद्युत, यांत्रिक आणि औष्णिक पैलू एकत्रित करणाऱ्या एका व्यापक गंभीर दोषात होते. त्यामुळे निर्माण होणारे असंतुलित चुंबकीय आकर्षण (UMP) आणि परिणामी होणारे तीव्र कंपन हे युनिटच्या सुरक्षित कार्याला धोका निर्माण करणारे प्रमुख घटक आहेत. म्हणून, युनिटची स्थापना, देखभाल आणि दैनंदिन संचालन व देखभालीदरम्यान, हवेच्या अंतराची एकसमानता काटेकोरपणे नियंत्रित केली पाहिजे आणि विकेंद्रित दोषांची सुरुवातीची चिन्हे ऑनलाइन देखरेख प्रणालीद्वारे (जसे की कंपन, विद्युत प्रवाह आणि हवेच्या अंतराची देखरेख) वेळेवर शोधून त्यावर उपाययोजना केली पाहिजे.