મોટા હાઇડ્રો-જનરેટરમાં સ્ટેટર અને રોટર વચ્ચે અસમાન હવાનું અંતર (જેને સામાન્ય રીતે "એર ગેપ એક્સેન્ટ્રિસિટી" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) એ એક ગંભીર ફોલ્ટ મોડ છે જે યુનિટના સ્થિર સંચાલન અને આયુષ્ય પર શ્રેણીબદ્ધ પ્રતિકૂળ અસરો કરી શકે છે.
સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, અસમાન હવાના અંતરને કારણે અસમપ્રમાણ ચુંબકીય ક્ષેત્ર વિતરણ થાય છે, જે બદલામાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક અને યાંત્રિક સમસ્યાઓની શ્રેણી શરૂ કરે છે. નીચે આપણે સ્ટેટર કરંટ અને વોલ્ટેજ પર થતી અસર તેમજ અન્ય સંકળાયેલ પ્રતિકૂળ પરિણામોનું વિગતવાર વિશ્લેષણ કરીશું.
I. સ્ટેટર કરંટ પર અસર
આ સૌથી સીધી અને સ્પષ્ટ અસર છે.
૧. વર્તમાન અને તરંગ સ્વરૂપનું વિકૃતિકરણમાં વધારો
સિદ્ધાંત: નાના હવાના અંતરવાળા વિસ્તારોમાં, ચુંબકીય પ્રતિકાર ઓછો હોય છે અને ચુંબકીય પ્રવાહની ઘનતા વધારે હોય છે; મોટા હવાના અંતરવાળા વિસ્તારોમાં, ચુંબકીય પ્રતિકાર મોટો હોય છે અને ચુંબકીય પ્રવાહની ઘનતા ઓછી હોય છે. આ અસમપ્રમાણ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સમાં અસંતુલિત ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ પ્રેરિત કરે છે.
કામગીરી: આનાથી ત્રણ-તબક્કાના સ્ટેટર પ્રવાહોમાં અસંતુલન થાય છે. વધુ મહત્ત્વની વાત એ છે કે, મોટી સંખ્યામાં ઉચ્ચ-ક્રમના હાર્મોનિક્સ, ખાસ કરીને વિચિત્ર હાર્મોનિક્સ (જેમ કે 3જી, 5મી, 7મી, વગેરે), વર્તમાન તરંગસ્વરૂપમાં દાખલ થાય છે, જેના કારણે વર્તમાન તરંગસ્વરૂપ હવે સરળ સાઈન તરંગ રહેતું નથી પરંતુ વિકૃત થઈ જાય છે.
2. લાક્ષણિક ફ્રીક્વન્સીઝ સાથે વર્તમાન ઘટકોનું ઉત્પાદન
સિદ્ધાંત: ફરતું તરંગી ચુંબકીય ક્ષેત્ર એ ઓછી-આવર્તન મોડ્યુલેશન સ્ત્રોતની સમકક્ષ છે જે મૂળભૂત પાવર ફ્રીક્વન્સી પ્રવાહને મોડ્યુલેટ કરે છે.
કામગીરી: સ્ટેટર કરંટ સ્પેક્ટ્રમમાં સાઇડબેન્ડ્સ દેખાય છે. ખાસ કરીને, લાક્ષણિક આવર્તન ઘટકો મૂળભૂત આવર્તન (50Hz) ની બંને બાજુએ દેખાય છે.
3. વિન્ડિંગ્સનું સ્થાનિક ઓવરહિટીંગ
સિદ્ધાંત: વર્તમાનમાં રહેલા હાર્મોનિક ઘટકો સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સના કોપર લોસ (I²R લોસ) માં વધારો કરે છે. તે જ સમયે, હાર્મોનિક પ્રવાહો આયર્ન કોરમાં વધારાના એડી કરંટ અને હિસ્ટેરેસિસ લોસ ઉત્પન્ન કરે છે, જેના કારણે આયર્ન લોસમાં વધારો થાય છે.
કામગીરી: સ્ટેટર વિન્ડિંગ્સ અને આયર્ન કોરનું સ્થાનિક તાપમાન અસામાન્ય રીતે વધે છે, જે ઇન્સ્યુલેશન સામગ્રીની માન્ય મર્યાદા કરતાં વધી શકે છે, ઇન્સ્યુલેશન વૃદ્ધત્વને વેગ આપી શકે છે અને શોર્ટ-સર્કિટ બર્નઆઉટ અકસ્માતોનું કારણ પણ બની શકે છે.
II. સ્ટેટર વોલ્ટેજ પર અસર
જોકે વોલ્ટેજ પરની અસર વર્તમાન જેટલી સીધી નથી, તે એટલી જ મહત્વપૂર્ણ છે.
1. વોલ્ટેજ વેવફોર્મ ડિસ્ટોર્શન
સિદ્ધાંત: જનરેટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતો ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ એર ગેપ મેગ્નેટિક ફ્લક્સ સાથે સીધો સંબંધિત છે. અસમાન એર ગેપ મેગ્નેટિક ફ્લક્સ વેવફોર્મનું વિકૃતિકરણનું કારણ બને છે, જેના કારણે પ્રેરિત સ્ટેટર વોલ્ટેજ વેવફોર્મ પણ વિકૃત થાય છે, જેમાં હાર્મોનિક વોલ્ટેજ હોય ​​છે.
કામગીરી: આઉટપુટ વોલ્ટેજ ગુણવત્તા ઘટે છે અને હવે તે પ્રમાણભૂત સાઇન વેવ નથી.
2. વોલ્ટેજ અસંતુલન
ગંભીર અસમપ્રમાણતાવાળા કિસ્સાઓમાં, તે ત્રણ-તબક્કાના આઉટપુટ વોલ્ટેજમાં ચોક્કસ અંશે અસંતુલનનું કારણ બની શકે છે.
III. અન્ય વધુ ગંભીર પ્રતિકૂળ અસરો (કરંટ અને વોલ્ટેજ સમસ્યાઓને કારણે)
ઉપરોક્ત વર્તમાન અને વોલ્ટેજ સમસ્યાઓ સાંકળ પ્રતિક્રિયાઓની શ્રેણીને વધુ ઉત્તેજિત કરશે, જે ઘણીવાર વધુ ઘાતક હોય છે.
૧. અસંતુલિત ચુંબકીય પુલ (UMP)
આ હવાના અંતરની વિચિત્રતાનું સૌથી મુખ્ય અને ખતરનાક પરિણામ છે.
​
સિદ્ધાંત: નાના એર ગેપવાળી બાજુએ, ચુંબકીય ખેંચાણ મોટા એર ગેપવાળી બાજુ કરતા ઘણું વધારે હોય છે. આ નેટ મેગ્નેટિક પુલ (UMP) રોટરને નાના એર ગેપવાળી બાજુ તરફ વધુ ખેંચશે.
દુષ્ટ ચક્ર: UMP અસમાન હવાના અંતરની સમસ્યાને સ્વયંભૂ વધારશે, એક દુષ્ટ ચક્ર બનાવશે. વિષમતા જેટલી ગંભીર હશે, UMP તેટલી મોટી હશે; UMP જેટલી મોટી હશે, વિષમતા એટલી જ ગંભીર હશે.
પરિણામો:
•વધતો કંપન અને અવાજ: આ યુનિટ મજબૂત આવર્તન-બમણું કંપન ઉત્પન્ન કરે છે (મુખ્યત્વે પાવર આવર્તન કરતાં 2 ગણું, 100Hz), અને કંપન અને અવાજનું સ્તર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.
• ઘટકોને યાંત્રિક નુકસાન: લાંબા ગાળાના UMP ને કારણે બેરિંગમાં ઘસારો, જર્નલ થાક, શાફ્ટ બેન્ડિંગમાં વધારો થશે, અને સ્ટેટર અને રોટર એકબીજા સામે ઘસવા (પરસ્પર ઘર્ષણ અને અથડામણ)નું કારણ પણ બની શકે છે, જે એક વિનાશક નિષ્ફળતા છે.
2. યુનિટ વાઇબ્રેશનમાં વધારો

સ્ત્રોતો: મુખ્યત્વે બે પાસાઓથી:
૧. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક કંપન: અસંતુલિત ચુંબકીય પુલ (UMP) ને કારણે, આવર્તન ફરતા ચુંબકીય ક્ષેત્ર અને ગ્રીડ આવર્તન સાથે સંબંધિત છે.
2. યાંત્રિક કંપન: બેરિંગ ઘસારો, શાફ્ટ ખોટી ગોઠવણી અને UMP ને કારણે થતી અન્ય સમસ્યાઓને કારણે થાય છે.
પરિણામો: સમગ્ર જનરેટર સેટ (ટર્બાઇન સહિત) ના સ્થિર સંચાલનને અસર કરે છે અને પાવરહાઉસ માળખાની સલામતીને જોખમમાં મૂકે છે.
૩. ગ્રીડ કનેક્શન અને પાવર સિસ્ટમ પર અસર
વોલ્ટેજ વેવફોર્મ ડિસ્ટોર્શન અને કરંટ હાર્મોનિક્સ પ્લાન્ટ પાવર સિસ્ટમને પ્રદૂષિત કરશે અને ગ્રીડમાં ઇન્જેક્ટ કરશે, જે સમાન બસ પરના અન્ય સાધનોના સામાન્ય સંચાલનને અસર કરી શકે છે અને પાવર ગુણવત્તાની આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરતું નથી.
4. કાર્યક્ષમતા અને આઉટપુટ પાવરમાં ઘટાડો
વધારાના હાર્મોનિક નુકસાન અને ગરમી જનરેટરની કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કરશે, અને તે જ ઇનપુટ વોટર પાવર હેઠળ, ઉપયોગી સક્રિય પાવર આઉટપુટ ઘટશે.
નિષ્કર્ષ

મોટા હાઇડ્રો-જનરેટરમાં સ્ટેટર અને રોટર વચ્ચે અસમાન હવાનું અંતર કોઈ પણ રીતે મામૂલી બાબત નથી. તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સમસ્યા તરીકે શરૂ થાય છે પરંતુ ઝડપથી ઇલેક્ટ્રિકલ, યાંત્રિક અને થર્મલ પાસાઓને એકીકૃત કરતી વ્યાપક ગંભીર ખામીમાં વિકસે છે. તેના કારણે અસંતુલિત ચુંબકીય ખેંચાણ (UMP) અને પરિણામે ગંભીર કંપન એ એકમના સલામત સંચાલન માટે જોખમી પ્રાથમિક પરિબળો છે. તેથી, એકમ સ્થાપન, જાળવણી અને દૈનિક કામગીરી અને જાળવણી દરમિયાન, હવાના અંતરની એકરૂપતાને સખત રીતે નિયંત્રિત કરવી જોઈએ, અને ઓનલાઈન મોનિટરિંગ સિસ્ટમ્સ (જેમ કે વાઇબ્રેશન, કરંટ અને એર ગેપ મોનિટરિંગ) દ્વારા સમયસર રીતે વિષમ ખામીઓના પ્રારંભિક સંકેતો શોધી કાઢવા જોઈએ અને તેનું સંચાલન કરવું જોઈએ.