बड़े हाइड्रो-जनरेटरों में स्टेटर और रोटर के बीच असमान वायु अंतराल (जिसे आमतौर पर "वायु अंतराल विलक्षणता" के रूप में जाना जाता है) एक गंभीर दोष है जो इकाई के स्थिर संचालन और जीवनकाल पर कई प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है।
सरल शब्दों में कहें तो, असमान वायु अंतराल के कारण चुंबकीय क्षेत्र का वितरण असममित हो जाता है, जिससे कई विद्युत चुम्बकीय और यांत्रिक समस्याएं उत्पन्न होती हैं। नीचे हम स्टेटर धारा और वोल्टेज पर इसके प्रभाव के साथ-साथ अन्य संबंधित प्रतिकूल परिणामों का विस्तार से विश्लेषण करेंगे।
I. स्टेटर करंट पर प्रभाव
यह सबसे प्रत्यक्ष और स्पष्ट प्रभाव है।
1. धारा और तरंगरूप विरूपण में वृद्धि
सिद्धांत: कम वायु अंतराल वाले क्षेत्रों में चुंबकीय प्रतिरोध कम और चुंबकीय प्रवाह घनत्व अधिक होता है; अधिक वायु अंतराल वाले क्षेत्रों में चुंबकीय प्रतिरोध अधिक और चुंबकीय प्रवाह घनत्व कम होता है। यह असममित चुंबकीय क्षेत्र स्टेटर वाइंडिंग में असंतुलित विद्युत-प्रेरक बल उत्पन्न करता है।
प्रदर्शन: इससे तीन-फेज स्टेटर धाराओं में असंतुलन उत्पन्न होता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि धारा तरंग में बड़ी संख्या में उच्च-क्रम के हार्मोनिक्स, विशेष रूप से विषम हार्मोनिक्स (जैसे कि तीसरा, पांचवां, सातवां आदि), शामिल हो जाते हैं, जिससे धारा तरंग अब एक सहज साइन तरंग नहीं रह जाती बल्कि विकृत हो जाती है।
2. विशिष्ट आवृत्तियों वाले वर्तमान घटकों का उत्पादन
सिद्धांत: घूर्णनशील विलक्षण चुंबकीय क्षेत्र एक निम्न-आवृत्ति मॉड्यूलेशन स्रोत के समतुल्य है जो मूल शक्ति आवृत्ति धारा को मॉड्यूलेट करता है।
प्रदर्शन: स्टेटर करंट स्पेक्ट्रम में साइडबैंड दिखाई देते हैं। विशेष रूप से, मौलिक आवृत्ति (50 हर्ट्ज़) के दोनों ओर विशिष्ट आवृत्ति घटक दिखाई देते हैं।
3. वाइंडिंग का स्थानीय रूप से अधिक गर्म होना
सिद्धांत: धारा में हार्मोनिक घटक स्टेटर वाइंडिंग के कॉपर लॉस (I²R लॉस) को बढ़ाते हैं। साथ ही, हार्मोनिक धाराएं आयरन कोर में अतिरिक्त एड़ी करंट और हिस्टैरेसिस लॉस उत्पन्न करती हैं, जिससे आयरन लॉस बढ़ जाता है।
प्रदर्शन: स्टेटर वाइंडिंग और लौह कोर का स्थानीय तापमान असामान्य रूप से बढ़ जाता है, जो इन्सुलेशन सामग्री की अनुमेय सीमा से अधिक हो सकता है, इन्सुलेशन की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को तेज कर सकता है और यहां तक ​​कि शॉर्ट-सर्किट बर्नआउट दुर्घटनाओं का कारण भी बन सकता है।
II. स्टेटर वोल्टेज पर प्रभाव
हालांकि वोल्टेज पर इसका प्रभाव करंट की तुलना में उतना सीधा नहीं होता, लेकिन यह उतना ही महत्वपूर्ण है।
1. वोल्टेज तरंगरूप विरूपण
सिद्धांत: जनरेटर द्वारा उत्पन्न विद्युत-प्रेरक बल वायु अंतराल के चुंबकीय प्रवाह से सीधा संबंधित होता है। असमान वायु अंतराल चुंबकीय प्रवाह तरंग के विरूपण का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रेरित स्टेटर वोल्टेज तरंग भी विकृत हो जाती है, जिसमें हार्मोनिक वोल्टेज शामिल होते हैं।
प्रदर्शन: आउटपुट वोल्टेज की गुणवत्ता कम हो जाती है और यह अब मानक साइन वेव नहीं रह जाता है।
2. वोल्टेज असंतुलन
गंभीर असममित मामलों में, यह तीन-चरण आउटपुट वोल्टेज में एक निश्चित सीमा तक असंतुलन पैदा कर सकता है।
III. अन्य अधिक गंभीर प्रतिकूल प्रभाव (करंट और वोल्टेज संबंधी समस्याओं के कारण)
उपरोक्त करंट और वोल्टेज संबंधी समस्याएं आगे चलकर सिलसिलेवार प्रतिक्रियाओं को जन्म देंगी, जो अक्सर अधिक घातक होती हैं।
1. असंतुलित चुंबकीय खिंचाव (UMP)
यह वायु अंतराल की विलक्षणता का सबसे महत्वपूर्ण और खतरनाक परिणाम है।
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सिद्धांत: जिस तरफ वायु अंतराल कम होता है, उस तरफ चुंबकीय खिंचाव अधिक होता है, जबकि जिस तरफ वायु अंतराल अधिक होता है, उस तरफ चुंबकीय खिंचाव अधिक होता है। यह कुल चुंबकीय खिंचाव (UMP) रोटर को कम वायु अंतराल वाली तरफ और अधिक खींचता है।
दुष्चक्र: यूएमपी (UMP) असमान वायु अंतराल की समस्या को स्वयं ही बढ़ा देगा, जिससे एक दुष्चक्र बन जाएगा। जितनी अधिक विलक्षणता होगी, यूएमपी उतना ही अधिक होगा; यूएमपी जितना अधिक होगा, विलक्षणता उतनी ही अधिक होगी।
नतीजे:
• कंपन और शोर में वृद्धि: यह इकाई तीव्र आवृत्ति-दोगुनी कंपन (मुख्य रूप से शक्ति आवृत्ति से 2 गुना, 100 हर्ट्ज) उत्पन्न करती है, और कंपन और शोर का स्तर काफी बढ़ जाता है।
• पुर्जों को यांत्रिक क्षति: लंबे समय तक यूएमपी के कारण बियरिंग का घिसाव बढ़ जाएगा, जर्नल में थकान आ जाएगी, शाफ्ट मुड़ जाएगा, और यहां तक ​​कि स्टेटर और रोटर एक दूसरे से रगड़ खा सकते हैं (आपसी घर्षण और टकराव), जो एक विनाशकारी विफलता है।
2. यूनिट कंपन में वृद्धि

स्रोत: मुख्य रूप से दो पहलुओं से:
1. विद्युतचुंबकीय कंपन: असंतुलित चुंबकीय खिंचाव (यूएमपी) के कारण होता है, जिसकी आवृत्ति घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र और ग्रिड आवृत्ति से संबंधित होती है।
2. यांत्रिक कंपन: यह बेयरिंग के घिसाव, शाफ्ट के गलत संरेखण और यूएमपी के कारण होने वाली अन्य समस्याओं के कारण होता है।
परिणाम: इससे संपूर्ण जनरेटर सेट (टर्बाइन सहित) के स्थिर संचालन पर असर पड़ता है और विद्युत संयंत्र की संरचना की सुरक्षा को खतरा होता है।
3. ग्रिड कनेक्शन और विद्युत प्रणाली पर प्रभाव
वोल्टेज तरंगरूप विरूपण और धारा हार्मोनिक्स संयंत्र की विद्युत प्रणाली को प्रदूषित करेंगे और ग्रिड में प्रवेश करेंगे, जो उसी बस पर अन्य उपकरणों के सामान्य संचालन को प्रभावित कर सकते हैं और बिजली की गुणवत्ता संबंधी आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं।
4. दक्षता और उत्पादन क्षमता में कमी
अतिरिक्त हार्मोनिक हानियों और तापन से जनरेटर की दक्षता कम हो जाएगी, और समान इनपुट जल शक्ति के तहत, उपयोगी सक्रिय शक्ति उत्पादन घट जाएगा।
निष्कर्ष

बड़े हाइड्रो-जनरेटरों में स्टेटर और रोटर के बीच असमान वायु अंतराल कोई मामूली समस्या नहीं है। यह शुरू में एक विद्युत चुम्बकीय समस्या के रूप में शुरू होती है, लेकिन जल्दी ही विद्युत, यांत्रिक और तापीय पहलुओं को एकीकृत करने वाली एक व्यापक गंभीर खराबी में बदल जाती है। इसके कारण उत्पन्न होने वाला असंतुलित चुंबकीय खिंचाव (UMP) और परिणामस्वरूप होने वाला तीव्र कंपन इकाई के सुरक्षित संचालन के लिए प्राथमिक खतरा हैं। इसलिए, इकाई की स्थापना, रखरखाव और दैनिक संचालन एवं रखरखाव के दौरान, वायु अंतराल की एकरूपता को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, और कंपन, धारा और वायु अंतराल निगरानी जैसे ऑनलाइन निगरानी प्रणालियों के माध्यम से विलक्षणता दोषों के प्रारंभिक संकेतों का पता लगाकर समय पर उनका निवारण किया जाना चाहिए।