Jurang udara yang tidak sekata antara stator dan rotor (biasanya dikenali sebagai "kesimpulan jurang udara") dalam penjana hidro yang besar merupakan mod kerosakan yang serius yang boleh memberi beberapa kesan buruk terhadap operasi stabil dan jangka hayat unit tersebut.
Secara ringkasnya, jurang udara yang tidak sekata menyebabkan taburan medan magnet asimetri, yang seterusnya mencetuskan beberapa masalah elektromagnet dan mekanikal. Di bawah ini kami menganalisis secara terperinci kesannya terhadap arus dan voltan stator, serta akibat buruk lain yang berkaitan.
I. Kesan pada Arus Stator
Ini adalah kesan yang paling langsung dan ketara.
1. Peningkatan Herotan Arus dan Bentuk Gelombang
Prinsip: Di kawasan yang mempunyai jurang udara yang lebih kecil, rintangan magnet adalah lebih kecil dan ketumpatan fluks magnet adalah lebih besar; di kawasan yang mempunyai jurang udara yang lebih besar, rintangan magnet adalah lebih besar dan ketumpatan fluks magnet adalah lebih kecil. Medan magnet asimetri ini mendorong daya elektromotif yang tidak seimbang dalam belitan stator.
Prestasi: Ini menyebabkan ketidakseimbangan dalam arus stator tiga fasa. Lebih penting lagi, sebilangan besar harmonik tertib tinggi, terutamanya harmonik ganjil (seperti ke-3, ke-5, ke-7, dll.), dimasukkan ke dalam bentuk gelombang arus, menyebabkan bentuk gelombang arus bukan lagi gelombang sinus yang lancar tetapi telah diherotkan.
2. Penjanaan Komponen Semasa dengan Frekuensi Ciri
Prinsip: Medan magnet eksentrik yang berputar adalah bersamaan dengan sumber modulasi frekuensi rendah yang memodulasi arus frekuensi kuasa asas.
Prestasi: Jalur sisi muncul dalam spektrum arus stator. Secara khususnya, komponen frekuensi ciri muncul pada kedua-dua belah frekuensi asas (50Hz).
3. Pemanasan Terlalu Banyak Penggulungan Tempatan
Prinsip: Komponen harmonik dalam arus meningkatkan kehilangan kuprum (kehilangan I²R) pada belitan stator. Pada masa yang sama, arus harmonik menghasilkan arus pusar tambahan dan kehilangan histeresis dalam teras besi, yang membawa kepada peningkatan kehilangan besi.
Prestasi: Suhu tempatan belitan stator dan teras besi meningkat secara tidak normal, yang mungkin melebihi had bahan penebat yang dibenarkan, mempercepat penuaan penebat, dan juga menyebabkan kemalangan litar pintas.
II. Kesan pada Voltan Stator
Walaupun kesan pada voltan tidak selangsung seperti pada arus, ia sama pentingnya.
1. Herotan Bentuk Gelombang Voltan
Prinsip: Daya gerak elektrik yang dihasilkan oleh penjana berkait secara langsung dengan fluks magnet jurang udara. Jurang udara yang tidak sekata menyebabkan herotan bentuk gelombang fluks magnet, yang seterusnya menyebabkan bentuk gelombang voltan stator teraruh juga herot, yang mengandungi voltan harmonik.
Prestasi: Kualiti voltan keluaran berkurangan dan bukan lagi gelombang sinus standard.
2. Ketidakseimbangan Voltan
Dalam kes asimetri yang teruk, ia boleh menyebabkan tahap ketidakseimbangan tertentu dalam voltan keluaran tiga fasa.
III. Kesan Buruk Lain yang Lebih Serius (Disebabkan oleh Masalah Arus dan Voltan)
Masalah arus dan voltan di atas akan mencetuskan lagi satu siri tindak balas berantai, yang selalunya lebih membawa maut.
1. Tarikan Magnet Tidak Seimbang (UMP)
Ini adalah akibat yang paling teras dan berbahaya daripada kesipian jurang udara.
​
Prinsip: Pada sisi dengan jurang udara yang lebih kecil, tarikan magnet adalah jauh lebih besar daripada pada sisi dengan jurang udara yang lebih besar. Tarikan magnet bersih (UMP) ini akan menarik rotor selanjutnya ke arah sisi dengan jurang udara yang lebih kecil.
Kitaran Ganas: UMP akan memburukkan lagi masalah jurang udara yang tidak sekata, membentuk kitaran ganas. Lebih teruk kesipian, lebih besar UMP; lebih besar UMP, lebih teruk kesipian.
Akibat:
•Peningkatan Getaran dan Bunyi: Unit ini menghasilkan getaran frekuensi berganda yang kuat (terutamanya 2 kali ganda frekuensi kuasa, 100Hz), dan tahap getaran dan bunyi meningkat dengan ketara.
•Kerosakan Mekanikal pada Komponen: UMP jangka panjang akan menyebabkan peningkatan haus galas, keletihan jurnal, lenturan aci dan mungkin menyebabkan stator dan rotor bergesel antara satu sama lain (geseran dan perlanggaran bersama), yang merupakan kegagalan yang dahsyat.
2. Peningkatan Getaran Unit

Sumber: Terutamanya daripada dua aspek:
1. Getaran Elektromagnet: Disebabkan oleh tarikan magnet yang tidak seimbang (UMP), frekuensi berkaitan dengan medan magnet berputar dan frekuensi grid.
2. Getaran Mekanikal: Disebabkan oleh haus galas, ketidaksejajaran aci dan masalah lain yang disebabkan oleh UMP.
Akibat: Mempengaruhi operasi stabil keseluruhan set penjana (termasuk turbin) dan mengancam keselamatan struktur rumah kuasa.
3. Kesan terhadap Sambungan Grid dan Sistem Kuasa
Herotan bentuk gelombang voltan dan harmonik arus akan mencemarkan sistem kuasa loji dan menyuntik ke dalam grid, yang boleh menjejaskan operasi normal peralatan lain pada bas yang sama dan tidak memenuhi keperluan kualiti kuasa.
4. Kecekapan dan Kuasa Output yang Berkurang
Kerugian harmonik dan pemanasan tambahan akan mengurangkan kecekapan penjana, dan di bawah kuasa air input yang sama, output kuasa aktif yang berguna akan berkurangan.
Kesimpulan

Jurang udara yang tidak sekata antara stator dan rotor dalam penjana hidro yang besar bukanlah perkara yang remeh. Ia bermula sebagai masalah elektromagnet tetapi dengan cepat berkembang menjadi kerosakan serius yang komprehensif yang menggabungkan aspek elektrik, mekanikal dan terma. Tarikan magnet yang tidak seimbang (UMP) yang disebabkannya dan getaran teruk yang terhasil adalah faktor utama yang mengancam operasi unit yang selamat. Oleh itu, semasa pemasangan, penyelenggaraan dan operasi serta penyelenggaraan unit harian, keseragaman jurang udara mesti dikawal ketat, dan tanda-tanda awal kerosakan eksentrisitas mesti dikesan dan dikendalikan tepat pada masanya melalui sistem pemantauan dalam talian (seperti pemantauan getaran, arus dan jurang udara).