FI124636B

FI124636B - Erillissähköjärjestelmä

Info

Publication number: FI124636B
Application number: FI20086147A
Authority: FI
Inventors: Janne Nerg; Jorma Haataja; Juha Pyrhönen
Original assignee: Wärtsilä Finland Oy
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2014-11-14
Also published as: FI20086147A0; FI20086147A; WO2010063882A1

Description

Erillissähköjärjestelmä Keksinnön alaField of the Invention

Keksintö koskee erillissähköjärjestelmää, joka käsittää tahtigeneraattorin, jossa on 5 roottori, johon on järjestetty ainakin kaksi kestomagneettinapaa ja ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa. Lisäksi keksintö koskee magnetointilaitetta tahti-sähkökoneen magnetoimiseksi. Keksintö koskee myös menetelmää energian syöttämiseksi erillissähköjärjestelmään. Keksintö koskee vielä menetelmää tahti-sähkökoneen magnetoinnin järjestämiseksi.The invention relates to a discrete electrical system comprising a synchronous generator having 5 rotors provided with at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles. The invention further relates to a magnetizing device for magnetizing a synchronous electrical machine. The invention also relates to a method for supplying energy to a separate electrical system. The invention further relates to a method for providing magnetization of a synchronous electrical machine.

10 Taustaa10 Background

Erillissähköjärjestelmään, kuten esimerkiksi laivan sähköverkkoon, syötetään energiaa yleensä tahtigeneraattorilla, joka on järjestetty tuottamaan vaihtojännitettä. Lisääntyvät tehokkuuteen ja optimaaliseen energiankäyttöön liittyvät vaatimukset kohdistavat mielenkiinnon kestomagneettitahtigeneraattoreihin, koska 15 kestomagneettitahtigeneraattorin hyötysuhde tehoalueella, jota yleensä käytetään erillisverkoissa, kuten laivoissa, voi olla 1...2 prosenttiyksikköä parempi kuin vastaavan sähkömagneettisen tahtigeneraattorin hyötysuhde. Kestomagneetti-tahtigeneraattori soveltuu hyvin kiinteään sähköverkkojärjestelmään, jossa jännitteen amplitudi on oleellisesti vakio. Toisaalta kestomagneettitahtigeneraattori ei 20 sovellu niin hyvin erillissähköjärjestelmään, koska monissa erillissähköjärjestel-missä generaattorille asetetaan seuraavat vaatimukset: (i) staattorin jännitteen amplitudia on voitava säätää ennalta määrätyissä jänniterajoissa, esim. ± 10 %, ja (ii) generaattorin on kyettävä tuottamaan ennalta määrätty oikosulkuvirta ennaltaPower is supplied to a stand-alone power system, such as the ship's power grid, generally by a synchronous generator configured to supply alternating voltage. Increasing efficiency and optimum energy use requirements are of interest to permanent magnet synchronous generators, because the efficiency of 15 permanent magnet synchronous generators in power range commonly used in stand-alone networks such as ships may be 1 to 2 percentage points better than the corresponding electromagnetic synchronous generator. The permanent magnet synchronous generator is well suited for a fixed grid system where the voltage amplitude is substantially constant. On the other hand, the permanent magnet synchronous generator 20 is not so well suited to a discrete electrical system because many discrete power systems have the following requirements: (i) it must be possible to adjust the stator voltage amplitude within predetermined voltage limits, e.g., ± 10%;

CMCM

^ määrätty aika oikosulkutilanteen alkamisen jälkeen, eli oikosulkuvirran on ehkä ^ 25 oltava ainakin kolme kertaa nimellisvirta (3 χ In) ainakin esim. kahden sekunnin^ the specified time after the start of the short-circuit situation, ie the short-circuit current may need to be at least three times the rated current (3 χ In) for at least two seconds

CDCD

9 ajan oikosulkutilanteen alkamisen jälkeen, m9 hours after the onset of the short circuit, m

C\JC \ J

x Edellä mainitut vaatimukset on suhteellisen helppo täyttää sähkömagneettisella “ tahtigeneraattorilla, sillä magnetointivirtaa voidaan säätää, ja ankkurireaktio voi- ^ daan kompensoida magnetointivirralla, kun taas kestomagneettitahtigeneraattorin co 30 on oltava voimakkaasti ylimitoitettu edellä mainittujen vaatimuksien täyttämiseksi, o ^ Tämä heikentää kestomagneettitahtigeneraattorin kilpailukykyä erillissähköjärjes- telmässä käytettäessä.x The above requirements are relatively easy to meet with an electromagnetic “clock generator” since the magnetization current can be adjusted and the anchor response can be compensated by a magnetizing current, whereas the permanent magnet synchronous generator co 30 must be strongly oversized .

22

Julkaisussa US2003011257 on esitetty hybridikestomagneettitahtigeneraattori ajoneuvon, esimerkiksi henkilöauton, sähköjärjestelmää varten. Hybridikesto-magneettitahtigeneraattori käsittää staattorin, joka ympäröi roottoria, staattorin ja roottorin välisen raon, roottoriin kiinteästi asennettuja kestomagneetteja sekä 5 roottoriin kiinteästi asennettuja magnetointikäämejä. Näin ollen hybridikesto-magneettitahtigeneraattori käsittää ainakin kaksi kestomagneettinapaa ja ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa. Sähköisesti magnetoituja napoja käytetään jännitteen säätämiseen. Näin ollen julkaisu US2003011257 esittää ratkaisun edellä mainittuun vaatimukseen, joka koskee jännitteen säätämistä. Minkäänlaista 10 ratkaisua ei kuitenkaan ole esitetty edellä mainittuun vaatimukseen, joka koskee oikosulkuvirtaa.US2003011257 discloses a hybrid permanent magnet clock generator for an electrical system in a vehicle, for example a passenger car. The Hybrid Duration Magnetic Pacer Generator comprises a stator that surrounds the rotor, a gap between the stator and the rotor, permanent magnets permanently mounted on the rotor, and magnetizing coils permanently mounted on the rotor. Thus, the hybrid duration magnetic clock generator comprises at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles. Electrically excited poles are used to regulate the voltage. Accordingly, US2003011257 discloses a solution to the above requirement for voltage regulation. However, no solution 10 is provided for the above requirement for a short-circuit current.

YhteenvetoSummary

Keksinnön ensimmäisen aspektin mukaan esitetään uusi erillissähköjärjestelmä. Keksinnön mukainen erillissähköjärjestelmä käsittää: 15 - tahtigeneraattorin, jossa on roottori, johon on järjestetty ainakin kaksi kesto magneettinapaa ja ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa, ja - magnetointilaitteen, magnetointivirran tuottamiseksi mainittuihin ainakin kahteen sähköisesti magnetoituun napaan, joka mainittu magnetointilaite on järjestetty säätämään mainittuja ainakin kahta 20 sähköisesti magnetoitua napaa avustamaan mainituilla ainakin kahdella kestomagneettinavalla aikaansaatua magnetointia vasteena tilanteelle, jossa mainitussa erillissähköjärjestelmässä tapahtuu oikosulku.According to a first aspect of the invention, there is provided a new stand-alone electrical system. The discrete electrical system of the invention comprises: - a synchronous generator having a rotor provided with at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles, and - a magnetizing device for generating a magnetizing current to said at least two electrically magnetized poles; an electrically magnetized pole to assist in the magnetization provided by said at least two permanent magnet poles in response to a short circuit in said discrete electrical system.

^ Tahtigeneraattori on edullisesti mitoitettu siten, että: δThe synchronous generator is preferably dimensioned such that: δ

C\JC \ J

cd - mainitut ainakin kaksi kestomagneettinapaa kykenevät saamaan aikaan o ^ 25 tahtigeneraattorin toimintaa vastaavan magnetoinnin, kun magnetointivirta on oleellisesti nolla ja staattorivirralla ja staattorijännitteellä on niiden nimel-£ lisarvot, ? - mainitut ainakin kaksi kestomagneettinapaa kykenevät saamaan aikaan o tahtigeneraattorin toimintaa vastaavan magnetoinnin, kun tahtigeneraatto- o ^ 30 rissa on oikosulku ja staattorivirta on staattorivirran nimellisarvo kerrottuna ensimmäisellä ennalta määrätyllä kertoimella, ja 3 - mainitut ainakin kaksi kestomagneettinapaa ja mainitut ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa kykenevät yhdessä saamaan aikaan tahti-generaattorin toimintaa vastaavan magnetoinnin, kun tahtigeneraattorissa on oikosulku ja staattorivirta on staattorivirran nimellisarvo kerrottuna toi- 5 sella ennalta määrätyllä kertoimella, jolloin toinen ennalta määrätty kerroin on suurempi kuin ensimmäinen ennalta määrätty kerroin.cd - said at least two permanent magnet poles are capable of providing magnetization corresponding to the operation of a ^25 synchronous generator when the magnetization current is substantially zero and the stator current and stator voltage have their nominal values,? - said at least two permanent magnet poles being capable of providing a magnetization corresponding to the operation of the synchronous generator when the synchronous generator has a short circuit and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by a first predetermined coefficient; to provide magnetization corresponding to the operation of the synchronous generator when the synchronous generator is short-circuited and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by a second predetermined coefficient, wherein the second predetermined coefficient is greater than the first predetermined coefficient.

Edellä kuvattua mitoitusta käytettäessä tarvitaan vain pieni magnetointivirta normaalin toiminnan aikana. Staattorin jännitettä ja/tai loistehoa voidaan säätää säätämällä magnetointivirtaa. Riittävä oikosulkuvirta aikaansaadaan säätämällä 10 mainittuja ainakin kahta sähköisesti magnetoitua napaa avustamaan mainituilla ainakin kahdella kestomagneettinavalla aikaansaatua magnetointia vasteena tilanteelle, jossa erillissähköjärjestelmässä tapahtuu oikosulku. Ensimmäiselle ja toiselle ennalta määrätylle kertoimelle voidaan valita sellaiset arvot, että oikosulku-virtaan liittyvä vaatimus täyttyy. Ensimmäinen ja toinen ennalta määrätty kerroin 15 voivat olla esimerkiksi kaksi ja vastaavasti kolme.Using the dimensioning described above, only a small excitation current is required during normal operation. The stator voltage and / or reactive power can be adjusted by adjusting the excitation current. Sufficient short-circuit current is achieved by adjusting said at least two electrically magnetized poles to assist the magnetization provided by said at least two permanent magnet poles in response to a short-circuit in a separate electrical system. For the first and second predetermined coefficients, values may be selected such that the short-circuit current requirement is met. The first and second predetermined coefficients 15 may be, for example, two and three, respectively.

Keksinnön erään esimerkinomaisen suoritusmuodon mukaisessa erillissähköverkossa tahtigeneraattorin magnetointilaite käsittää: - tasasuuntaimen energian ottamiseksi sähköverkosta, joka on liitetty tahti-sähkökoneen staatto ri kääm i ty ksi i n, 20 - säätöpiirin, joka on liitetty tasasuuntaimen ulostuloon säädellyn virran tuottamiseksi tahtisähkökoneen magnetoimiseksi, ja - tasasuuntaimen ulostulossa olevan sähköisen kaksikerroskondensaattorin, energian tuottamiseksi säätöpiiriin tilanteessa, jossa sähköverkossa onIn a discrete electric network according to an exemplary embodiment of the invention, the magnetizing device of the synchronous generator comprises: an electric double-layer capacitor, to supply power to the control circuit in a situation where the electrical network is

CMCM

g oikosulku.g short circuit.

C\JC \ J

i o 25 Keksinnön toisen aspektin mukaan esitetään menetelmä energian syöttämiseksi iAccording to another aspect of the invention, there is provided a method of supplying energy i

Lo erillissähköjärjestelmään, joka erillissähköjärjestelmä käsittää tahtigeneraattorin, x jossa on roottori, johon on järjestetty ainakin kaksi kestomagneettinapaa ja ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa. Menetelmä käsittää mainittujen ainakin ^ kahden sähköisesti magnetoidun navan säätämisen avustamaan mainituilla oo 30 ainakin kahdella kestomagneettinavalla aikaansaatua magnetointia vasteenaLo to a separate electrical system comprising a synchronous generator x having a rotor having at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles. The method comprises adjusting said at least two electrically magnetized poles to aid in the magnetization provided by said at least 30 permanent magnet poles in response to

OO

^ tilanteelle, jossa mainitussa erillissähköjärjestelmässä tapahtuu oikosulku.^ for a situation where a short circuit occurs in said separate electrical system.

44

Keksinnön erään esimerkinomaisen suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämiseksi erillissähköjärjestelmään mainitun tahtigeneraattorin magnetointi toteutetaan siten, että: - otetaan tasasuuntaimella energiaa sähköverkosta, joka on liitetty 5 tahtisähkökoneen staattorikäämityksiin, - säädetään tasasuuntaimen antovirtaa, jotta saadaan säädeltyä virtaa tahti-sähkökoneen magnetoimiseksi, ja - tallennetaan energiaa tasasuuntaimen ulostulossa olevaan sähköiseen kaksikerroskondensaattoriin, jotta voidaan saada säädeltyä virtaa tilantees- 10 sa, jossa sähköverkossa on oikosulku.In a method according to an exemplary embodiment of the invention for supplying energy to a separate electrical system, the magnetization of said synchronous generator is accomplished by: electric capacitor in order to obtain a controlled current in a situation where the mains is shorted.

Oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksintöä havainnollistavia suoritusmuotoja.The appended dependent claims disclose embodiments illustrating the invention.

Keksintöä havainnollistavia eri suoritusmuotoja, jotka liittyvät sekä rakenteisiin että toimintamenetelmiin, sekä sen muita tavoitteita ja etuja käy parhaiten selville seu-15 raavasta erityisten esimerkkisuoritusmuotojen kuvauksesta, kun sitä tarkastellaan yhdessä oheisten piirustuksien kanssa.Various embodiments illustrating the invention, relating to both structures and methods of operation, and other objects and advantages thereof, will best be apparent from the following description of specific exemplary embodiments when considered in conjunction with the accompanying drawings.

Verbiä “käsittää" käytetään tässä asiakirjassa avoimena rajoituksena, joka ei sulje pois sellaistenkaan piirteiden olemassaoloa, joita ei ole mainittu. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa mainittuja piirteitä voidaan yhdistellä vapaasti keskenään, 20 ellei muuta ole nimenomaan mainittu.The term "encompasses" is used herein to denote an open limitation that does not exclude the existence of features that are not mentioned. The features mentioned in the dependent claims may be freely combined with one another unless otherwise specifically stated.

Kuvien lyhyt selostusBrief description of the pictures

C\JC \ J

5 Keksinnön esimerkkisuoritusmuotoja ja niiden etuja selostetaan seuraavassa tar- , kemmin esimerkkeinä ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa: o i kuvio 1a esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista erillissähköjärjestel-x 25 mää,Exemplary embodiments of the invention and their advantages will now be described, more particularly by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1a illustrates a discrete electrical system according to an embodiment of the invention;

CCCC

Q_ kuvio 1 b esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaisen erillissähköjärjestel- 5 män tahtigeneraattoria poikkileikkauksena, o o ^ kuvio 2 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista magnetointilaitetta, kuvio 3 esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista magnetointilaitetta, 5 kuvio 4 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää energian syöttämiseksi erillissähköjärjestelmään, ja kuvio 5 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetelmää tahtisähkökoneen magnetoinnin järjestämiseksi.Fig. 1b shows a cross-section of a synchronous generator of a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, Fig. 2 shows a magnetizer according to an embodiment of the invention, Fig. 3 shows a magnetizer according to an embodiment of the invention and Figure 5 is a flow chart illustrating a method for providing magnetization of a synchronous electrical machine according to an embodiment of the invention.

5 Suoritusmuotojen kuvaus5 Description of Embodiments

Kuvio 1a esittää keksinnön erään suoritusmuodon mukaista erillissähköjärjestel-mää 100. Erillissähköjärjestelmä käsittää tahtigeneraattorin 101. Kuvio 1b esittää tahtigeneraattoria 101 poikkileikkauskuvantona. Tahtigeneraattorissa on roottori 106, johon on järjestetty kuusi kestomagneettinapaa 110-115 ja kaksi sähköisesti 10 magnetoitua napaa 108 ja 109. Kumpikin sähköisesti magnetoitu napa käsittää vastaavan osuuden magnetointikäämeistä 150. Kukin kestomagneettinapa käsittää kappaleen kestomagneettimateriaalia. Kestomagneettinavan 115 kesto-magneettimateriaalikappaletta on merkitty viitenumerolla 116. Kestomagneetti-materiaalikappaleen magnetointisuunta on osoitettu nuolella kuviossa 1b.Figure 1a shows a separate electrical system 100 according to an embodiment of the invention. The separate electrical system comprises a synchronous generator 101. Figure 1b shows a synchronous generator 101 in cross-sectional view. The synchronous generator has a rotor 106 having six permanent magnet poles 110-115 and two electrically 10 magnetized poles 108 and 109. Each electrically magnetized pole comprises a respective portion of the magnetizing windings 150. Each permanent magnet pole comprises a piece of permanent magnet material. The permanent magnet pole piece 115 is referred to as reference numeral 116. The magnetization direction of the permanent magnet piece is indicated by an arrow in Figure 1b.

15 Erillissähköjärjestelmä 100 käsittää magnetointilaitteen 102, joka on järjestetty tuottamaan magnetointivirtaa tahtigeneraattorin 101 sähköisesti magnetoituihin napoihin. Magnetointivirta kulkee sähköisesti magnetoitujen napojen magnetointi-käämeissä 150. Magnetointilaite 102 on järjestetty säätämään sähköisesti mag-netoituja napoja avustamaan kestomagneettinapojen avulla aikaansaatua 20 magnetointia vasteena tilanteelle, jossa erillissähköjärjestelmässä tapahtuu oikosulku. Toisin sanoen sähköisesti magnetoidut navat on järjestetty vahvistamaan staattorin käämivuota oikosulkutilanteessa riittävän oikosulkuvirran saamiseksi. Oikosulkutilanteiden havaitsemiseksi ja magnetointilaitteen 102 säätöpiirin ^ 122 säätämiseksi on järjestetty ohjausyksikkö 128, joten sähköisesti magnetoitu en 25 jen napojen avulla aikaansaatu magnetointi avustaa kestomagneettinapojen avulla cö aikaansaatua magnetointia, kun oikosulku on havaittu. Kuviossa 1a on esitetty eril- o lissähköjärjestelmän 100 muita osia ristiviivoin varjostettuna alueena 103. Erillis-^ sähköjärjestelmä 100 voi olla esimerkiksi laivan tai jonkin muun kulkuneuvon säh- £ köverkko, tai erillisen tutkimusaseman tai vastaavan sähköverkko. Tahtigeneraat- ^ 30 toria käytetään voimakoneella 104, joka voi olla esimerkiksi dieselmoottori, höyry- 5 turbiini, vesiturbiini tai kaasuturbiini. Erillissähköjärjestelmä 100 voi myös käsittää § useampia kuin yhden tahtigeneraattorin.The stand-alone electrical system 100 comprises a magnetizing device 102 arranged to provide magnetizing current to the electrically magnetized poles of the synchronous generator 101. The magnetizing current passes through the magnetizing coils 150 of the electrically magnetized poles. The magnetizing device 102 is arranged to adjust the electrically magnetized poles to assist the magnetization 20 provided by the permanent magnet poles in response to a short circuit in the separate electrical system. In other words, electrically magnetized poles are arranged to amplify the stator winding current in a short-circuit situation to obtain a sufficient short-circuit current. A control unit 128 is provided for detecting short circuit situations and adjusting the control circuit 122 122 of the magnetizer 102, so that the magnetization provided by electrically magnetized poles assists the magnetization provided by the permanent magnet poles when a short circuit is detected. 1a, the other parts of the differential electrical system 100 are shown in cross-shaded area 103. The separate electrical system 100 may be, for example, the electrical network of a ship or other vehicle, or the electrical network of a separate research station or the like. The synchronous generator is driven by a power engine 104 which may be, for example, a diesel engine, a steam turbine, a water turbine or a gas turbine. The stand-alone electrical system 100 may also comprise more than one synchronous generator.

C\1C \ 1

Tahtigeneraattori 101 on sopivimmin mitoitettu siten, että: 6 - kestomagneettinavoilla 110-115 voidaan saada aikaan magnetointi, joka vastaa tahtigeneraattorin nimellistoimintaa, eli magnetointivirta voi olla oleellisesti nolla, kun staattorin virralla Is ja staattorin jännitteellä Us on niiden nimellisarvot, eli Is = In ja Us = Un, 5 - kestomagneettinavoilla 110-115 voidaan saada aikaan magnetointi, joka vastaa tahtigeneraattorin toimintaa, kun tahtigeneraattorin staattori-käämeissä on oikosulku Us * 0 ja staattorivirta on staattorivirran nimellisarvo kerrottuna ensimmäisellä ennalta määrätyllä kertoimella, eli Is = C1 x In, ja 10 - kestomagneettinavoilla 110-115 ja sähköisesti magnetoiduilla navoilla 108 ja 109 voidaan yhdessä saada aikaan magnetointi, joka vastaa tahti-generaattorin toimintaa, kun tahtigeneraattorissa on oikosulku Us * 0 ja staattorivirta on staattorivirran nimellisarvo kerrottuna toisella ennalta määrätyllä kertoimella, eli Is = C2 x In.The synchronous generator 101 is preferably dimensioned such that: 6- permanent magnet terminals 110-115 can provide excitation corresponding to the nominal operation of the synchronous generator, i.e. the magnetization current may be substantially zero when the stator current Is and the stator voltage Us have their nominal values, i.e. Is = In and Us = Un, 5 - Permanent magnet terminals 110-115 can provide magnetization corresponding to the operation of the synchronous generator when the stator windings of the synchronous generator have a short-circuit Us * 0 and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by a first predetermined coefficient, i.e. the permanent magnet terminals 110-115 and the electrically magnetized terminals 108 and 109 can jointly provide an magnetization which corresponds to the operation of the synchronous generator when the synchronous generator is shorted to Us * 0 and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by another predetermined coefficient, i.e.

15 Käyttämällä edellä kuvattua mitoitusta tarvitaan vain pieni magnetointivirta normaalin toiminnan aikana. Staattorin jännitettä Us ja/tai loistehoa Q (VAr) voidaan säätää säätämällä magnetointivirtaa. Riittävä oikosulkuvirta aikaansaadaan säätämällä sähköisesti magnetoituja napoja avustamaan kestomagneettinapojen avulla aikaansaatua magnetointia vasteena tilanteelle, jossa erillissähköjärjestel- 20 mässä 100 tapahtuu oikosulku. Ensimmäiselle ja toiselle ennalta määrätylle ker-toimelle C1 ja C2 voidaan valita sellaiset arvot, että oikosulkuvirtaan liittyvä vaatimus täyttyy. Ensimmäinen ja toinen ennalta määrätty kerroin C1 ja C2 voivat olla esimerkiksi C1 = 2 ja C2 = 3.15 Using the dimensioning described above, only a small excitation current is required during normal operation. The stator voltage Us and / or reactive power Q (VAr) can be adjusted by adjusting the excitation current. Sufficient short-circuit current is achieved by adjusting the electrically-magnetized poles to assist the magnetization provided by the permanent magnet poles in response to a short-circuit in the separate electrical system 100. For the first and second predetermined coefficients C1 and C2, values can be selected such that the short-circuit current requirement is met. The first and second predetermined coefficients C1 and C2 may be, for example, C1 = 2 and C2 = 3.

^ Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa erillissähköjärjestelmässä magne- o 25 tointilaite 102 käsittää sähköisen kaksikerroskondensaattorin {electric double-layer cd capacitor, EDLC) 120, joka voi saada aikaan magnetointienergian tilanteessa, o ^ jossa erillissähköjärjestelmässä on oikosulku, eli kun tasasuuntaimen 121 syöttö- jännite on pieni tai jopa nolla. Sähköisestä kaksikerroskondensaattorista käytetään EE usein nimitystä “superkondensaattori”.In a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, the magnet drive unit 102 comprises an electric double-layer capacitor (EDLC) 120 that can provide magnetization energy in a situation where the DC power supply is short-circuited, i.e. or even zero. EE is often referred to as the "supercapacitor" in an electric double layer capacitor.

Is» ί 30 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa erillissähköjärjestelmässä magneto tointilaite 102 käsittää virtapiirin 123 magnetointivirran polaarisuuden o ™ vaihtamiseksi. Näin ollen sähköisesti magnetoituja napoja voidaan käyttää sekä staattorin käämivuon vahvistamiseen eli kestomagneettinapojen aikaansaaman 7 magnetoinnin avustamiseen että staattorin käämivuon heikentämiseen. Tällöin saadaan enemmän vapautta staattorin jännitteen ja/tai loistehon säätämiseen.In a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, the magnetizing device 102 comprises a circuit 123 for reversing the polarity ™ of the magnetizing current. Thus, electrically excited poles can be used both to amplify the stator winding flux, i.e. to aid in the magnetization provided by the permanent magnet poles, and to attenuate the stator winding flux. This gives more freedom to adjust the stator voltage and / or reactive power.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa erillissähköjärjestelmässä tahti-generaattorin kestomagneettinavat käsittävät vaimennuskäämityksiä. Kuviossa 1 b 5 kestomagneettinavan 110 vaimennuskäämityksen sauvaa on merkitty viitenumerolla 117.In a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, the permanent magnet poles of the synchronous generator comprise damping windings. In Fig. 1b, the damping winding rods of permanent magnet pole 110 are denoted by reference numeral 117.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa erillissähköjärjestelmässä tahti-generaattorin sähköisesti magnetoidut navat käsittävät vaimennuskäämityksiä. Kuviossa 1b sähköisesti magnetoidun navan 108 vaimennuskäämityksen sauvaa 10 on merkitty viitenumerolla 118.In a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, the electrically magnetized poles of the synchronous generator comprise damping windings. In Figure 1b, the damping winding rod 10 of an electrically magnetized pole 108 is designated by reference numeral 118.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen erillissähköjärjestelmä käsittää har-jattoman magnetointilaitteen. Harjatonta magnetointilaitetta ei ole esitetty kuviossa 1a, mutta havainnollistava harjaton magnetointilaite esitetään myöhemmin tässä asiakirjassa viittaamalla kuvioon 3. Harjaton magnetointilaite käsittää: 15 - tahtigeneraattorin akselilla 107 olevan magnetointigeneraattorin, - erillissähköjärjestelmän vaihtojännitteeseen liitetyn ensimmäisen tasasuun- taimen, - säätöpiirin, ensimmäisen tasasuuntaimen ulostulon liittämiseksi magnetointigeneraattorin staattiseen päämagnetointikäämiin, ja 20 - magnetointigeneraattorin pyörivässä osassa olevan toisen tasasuuntaimen, magnetointigeneraattorin pyörivien ankkurikäämitysten liittämiseksi tahtien generaattorin sähköisesti magnetoitujen napojen magnetointikäämeihin § 150· iThe discrete electrical system according to one embodiment of the invention comprises a brushless magnetizer. The brushless magnetizer is not shown in Fig. 1a, but an illustrative brushless magnetizer is later shown in this document with reference to Fig. 3. The brushless magnetizer comprises: - to the main magnetizing windings, and 20 - to connect the second rectifier, the magnetizing generator rotating anchor windings of the rotating part of the magnetizing generator, to the magnetizing windings of the electrically magnetized poles of the synchronous generator § 150 · i

CDCD

9 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa erillissähköjärjestelmässä toinen cu 25 tasasuuntain käsittää piirin magnetointivirran polaarisuuden vaihtamiseksi.9 In a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, the second cu 25 rectifier comprises a circuit for reversing the polarity of the excitation current.

CCCC

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa erillissähköjärjestelmässä harjaton ^ magnetointilaite käsittää ensimmäisen tasasuuntaimen ulostulossa olevan sähköi- ro sen kaksikerroskondensaattorin. Sähköinen kaksikerroskondensaattori kykenee o ^ tuottamaan magnetointienergiaa tilanteessa, jossa erillissähköjärjestelmässä on 30 oikosulku.In a discrete electrical system according to an embodiment of the invention, the brushless magnetizer comprises an electric double-layer capacitor at the output of the first rectifier. An electric double-layer capacitor is capable of producing excitation energy in a situation where a separate electrical system has a short circuit of 30.

88

Kuviossa 1b esitetyssä tahtigeneraattorissa on kuusi kestomagneettinapaa ja kaksi sähköisesti magnetoitua napaa. On kuitenkin huomattava, että kestomagneettinapojen lukumäärä ja sähköisesti magnetoitujen napojen lukumäärä voivat olla erilaisia, joten on ainakin kaksi kestomagneettinapaa ja 5 ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa. Kuviossa 1 b esitetty tahtigeneraattori on avonapakone. On kuitenkin huomattava, että myös umpinapa on mahdollinen, jolloin magnetointikäämejä on sijoitettu roottorin pinnalla oleviin ilmaväleihin, ja kestomagneetteja voi olla joko roottorin sisällä tai roottorin pinnalla.The synchronous generator shown in Figure 1b has six permanent magnet poles and two electrically magnetized poles. However, it should be noted that the number of permanent magnet poles and the number of electrically magnetized poles may be different, so that there are at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles. The synchronous generator shown in Fig. 1b is an open-vent machine. It should be noted, however, that a dead end is also possible, in which the magnetization coils are located in the air gaps on the rotor surface, and the permanent magnets can be either inside or on the rotor surface.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukainen 10 magnetointilaite 202 tahtisähkökoneen magnetoimiseksi. Tahtisähkökone voi olla generaattori tai moottori, tai se voi toimia joko generaattorina tai moottorina. Magnetointilaite käsittää tasasuuntaimen 221, joka on järjestetty ottamaan energiaa sähköverkosta, joka on liitetty tahtisähkökoneen staattorikäämityksiin. Magnetointilaite käsittää säätöpiirin 222, joka on liitetty tasasuuntaimen ulostuloon 15 säädellyn virran lr saamiseksi tahtisähkökoneen magnetointia varten. Säädelty virta eli magnetointivirta johdetaan tahtisähkökoneen magnetointikäämeihin 250 liukurenkaiden 224 ja 225 ja harjojen 226 ja 227 avulla. Liukurenkaat on sijoitettu tahtisähkökoneen akselille 207. Magnetointilaite käsittää tasasuuntaimen 221 ulostulossa olevan sähköisen kaksikerroskondensaattorin 220, jotta säätöpiiriin 20 222 saadaan energiaa tilanteessa, jossa sähköverkossa on oikosulku.Fig. 2 shows an excitation device 202 according to an embodiment of the invention for magnetizing a synchronous electrical machine. The synchronous electrical machine may be a generator or a motor, or it may act as either a generator or a motor. The magnetizer comprises a rectifier 221 arranged to draw energy from an electrical network connected to the stator windings of the synchronous electrical machine. The magnetizing device comprises a control circuit 222 coupled to the rectifier output 15 to provide a controlled current 1r for magnetizing the synchronous electrical machine. A controlled current, or magnetization current, is applied to the magnetization windings 250 of the synchronous electrical machine by sliding rings 224 and 225 and ridges 226 and 227. The slip rings are disposed on the axis 207 of the synchronous electrical machine. The magnetizing device comprises an electric double-layer capacitor 220 at the output of the rectifier 221 to provide power to the control circuit 20 222 in the event of a short circuit in the electrical network.

Ohjausyksikkö 228 on järjestetty ohjaamaan säätöpiiriä 222 tahtisähkökoneen mitatun staattorijännitteen Us tai tahtisähkökoneen mitatun loistehon Q perusteella. Ohjausyksikkö 228 on sopivimmin järjestetty asettamaan säädelty virta lr ennalta määrättyyn arvoon vastauksena tilanteeseen, jossa havaitaan oikosulku, 25 esimerkiksi staattorin jännitteen Us havaitaan olevan pienempi kuin ennalta mää-The control unit 228 is arranged to control the control circuit 222 based on the measured stator voltage Us of the synchronous electrical machine or the measured reactive power Q of the synchronous electrical machine. The control unit 228 is preferably arranged to set the regulated current lr to a predetermined value in response to a situation where a short circuit is detected, for example, the stator voltage Us is found to be less than a predetermined value.

C\JC \ J

5 rätty raja-arvo, eli Us < Uslimit. Ohjausyksikkö 228 voi olla osa magnetointilaitetta.5 the limit value, Us <Uslimit. The control unit 228 may be part of a magnetizer.

™ Vaihtoehtoisesti ohjausyksikkö voi olla erillinen laite, ja magnetointilaite käsittää 9 syöttöliitännän, jolla vastaanotetaan ohjaussignaali 229, jonka avulla säädetään oj säädellyn virran lr tasoa.™ Alternatively, the control unit may be a separate device, and the excitation device comprises 9 supply terminals for receiving a control signal 229 for adjusting the level of the regulated current lr.

CCCC

“ 30 Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen magnetointilaite käsittää virtapiirin ^ 223, jolla vaihdetaan säädellyn virran lr polaarisuutta eli suuntaa. Kuviossa 2 oo esitetyssä esimerkkitapauksessa ohjaussignaalin 230 avulla määritetään o ^ säädellyn virran polaarisuus.The magnetizing device according to one embodiment of the invention comprises a circuit 223 which changes the polarity, or direction, of the regulated current 1r. In the example case shown in Fig. 20, the control signal 230 determines the polarity of the regulated current.

Kuviossa 3 on esitetty keksinnön erään suoritusmuodon mukainen harjaton mag-35 netointilaite 302 tahtisähkökoneen magnetoimiseksi. Magnetointilaite käsittää 9 tasasuuntaimen 321, joka on järjestetty ottamaan energiaa sähköverkosta, joka on liitetty tahtisähkökoneen staattorikäämityksiin. Magnetointilaite käsittää säätöpiirin 322, joka on liitetty tasasuuntaimen ulostuloon säädellyn virran lr saamiseksi tahti-sähkökoneen magnetointia varten. Magnetointilaite käsittää tasasuuntaimen 320 5 ulostulossa olevan sähköisen kaksikerroskondensaattorin 321 energian saamiseksi säätöpiiriin 222 tilanteessa, jossa sähköverkossa on oikosulku. Magnetointilaite käsittää tahtisähköneen akselilla olevan magnetointigeneraattorin 334. Säätöpiiri 322 on järjestetty syöttämään säädelty virta lr magnetointigeneraattorin staattiseen päämagnetointikäämiin 331. Magnetointilaite käsittää toisen tasa-10 suuntaimen 333 magnetointigeneraattorin pyörivässä osassa 340. Tasasuuntain 333 on järjestetty liittämään magnetointigeneraattorin pyörivät ankkuri käämitykset 332 tahtisähkökoneen magnetointikäämeihin 350.Figure 3 shows a brushless mag-35 netting device 302 for magnetizing a synchronous electrical machine according to an embodiment of the invention. The magnetizing device comprises 9 rectifiers 321 arranged to draw energy from a power network connected to the stator windings of a synchronous electrical machine. The magnetizer comprises a control circuit 322 coupled to the rectifier output to provide a controlled current lr for magnetizing the synchronous electrical machine. The magnetizing device comprises a rectifier 320 at the output of an electric double layer capacitor 321 to supply energy to the control circuit 222 in a situation where the electrical network is short-circuited. The magnetizing device comprises a synchronous electromagnetic axis generator 334. The control circuit 322 is arranged to supply a controlled current 1r to the static main magnetizing coil 331 of the magnetization generator.

On järjestetty ohjausyksikkö 328 ohjaamaan säätöpiiriä 322 tahtisähkökoneen mitatun staattorijännitteen Us tai tahtisähkökoneen mitatun loistehon Q perusteel-15 la. Ohjausyksikkö 328 on sopivimmin järjestetty asettamaan säädelty virta lr ennalta määrättyyn arvoon vastauksena tilanteeseen, jossa havaitaan oikosulku, esimerkiksi staattorin jännitteen Us havaitaan olevan pienempi kuin ennalta määrätty raja-arvo, eli Us < Uslimit. Ohjausyksikkö 328 voi olla osa magnetointilaitetta. Vaihtoehtoisesti ohjausyksikkö voi olla erillinen laite, ja magnetointilaite käsittää 20 syöttöliitännän, jolla vastaanotetaan ohjaussignaali 329, jonka avulla säädetään säädellyn virran lr tasoa.A control unit 328 is provided to control the control circuit 322 based on the measured stator voltage Us of the synchronous electrical machine or the measured reactive power Q of the synchronous electrical machine. The control unit 328 is preferably arranged to set the regulated current lr to a predetermined value in response to a situation where a short circuit is detected, for example the stator voltage Us is found to be less than a predetermined threshold value, i.e. Us <Uslimit. The control unit 328 may be part of a magnetizer. Alternatively, the control unit may be a separate device, and the excitation device comprises an input terminal 20 for receiving a control signal 329 for controlling the level of the controlled current 1r.

Keksinnön eränä suoritusmuodon mukaisessa magnetointilaitteessa tasasuuntain 333 käsittää virtapiirin 323, jolla muutetaan tasasuuntaimen 333 antovirran polaari-suutta eli muutetaan tahtisähkökoneen magnetointivirran le polaarisuutta. Kuvios- 25 sa 3 esitetyssä esimerkkitapauksessa ohjaussignaalin 330 avulla määritetäänIn an excitation device according to an embodiment of the invention, the rectifier 333 comprises a circuit 323 for changing the polarity of the output current of the rectifier 333, i.e. changing the polarity of the excitation current le of the synchronous electrical machine. In the example case shown in Fig. 3, the control signal 330 is determined

CMCM

^ magnetointivirran le polaarisuus. Ohjaussignaali 330 voidaan siirtää magnetointi- ^ laitteen pyörivään osaan 340 esimerkiksi liukurenkaiden, kapasitiivisen kytkennän, 9 induktiivisen kytkennän, radioyhteyden tai optisen yhteyden avulla. Magnetointi- cft laite ei ole varsinaisesti harjaton magnetointilaite, jos ohjaussignaalin 330 siirtoon | 30 käytetään liuku renkaita. Liukurenkaat ja vastaavat harjat ohjaussignaalia 330 var- ^ ten voi kuitenkin olla mitoitettu merkitsevästi pienempää virtaa varten kuin ne ί liukurenkaat ja harjat, joiden avulla ohjataan tahtisähkökoneen magnetointivirtaa.^ polarity of the excitation current le. The control signal 330 may be transmitted to the rotating portion 340 of the excitation device, for example, by means of slip rings, capacitive coupling, 9 inductive coupling, radio connection or optical connection. The magnetizing cft device is not an actual brushless magnetizer if the transmission of control signal 330 | 30 used slip rings. However, the slip rings and the corresponding brushes for the control signal 330 may be dimensioned for substantially less current than the slip rings and brushes used to control the magnetizing current of the synchronous electrical machine.

COC/O

o ^ Kuvio 4 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetel mää energian johtamiseksi erillissähköjärjestelmään. Erillissähköjärjestelmä 35 käsittää tahtigeneraattorin, jossa on roottori, johon on järjestetty ainakin kaksi kestomagneettinapaa ja ainakin kaksi sähköisesti magnetoitua napaa. Menetel- 10 mässä näitä ainakin kahta sähköisesti magnetoitua napaa säädetään vaiheessa 401 avustamaan mainituilla ainakin kahdella kestomagneettinavalla aikaansaatua magnetointia vasteena tilanteelle, jossa erillissähköjärjestelmässä tapahtuu oikosulku.Fig. 4 is a flowchart illustrating a method of applying energy to a stand-alone electrical system according to an embodiment of the invention. The stand-alone electrical system 35 comprises a synchronous generator having a rotor having at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles. In the method, the at least two electrically magnetized poles are adjusted in step 401 to assist the magnetization provided by the at least two permanent magnet poles in response to a short circuit in the stand-alone electrical system.

5 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämiseksi erillissähköjärjestelmään: - mainituilla ainakin kahdella kestomagneettinavalla voidaan saada aikaan magnetointi, joka vastaa tahtigeneraattorin toimintaa, kun magnetointivirta on oleellisesti nolla ja staattorivirralla ja staattorijännitteellä on niiden nimel- 10 lisarvot, - mainituilla ainakin kahdella kestomagneettinavalla voidaan saada aikaan magnetointi, joka vastaa tahtigeneraattorin toimintaa, kun tahtigeneraatto-rissa on oikosulku ja staattorivirta on staattorivirran nimellisarvo kerrottuna ensimmäisellä ennalta määrätyllä kertoimella , ja 15 - mainituilla ainakin kahdella kestomagneettinavalla ja mainituilla ainakin kah della sähköisesti magnetoidulla navalla voidaan yhdessä saada aikaan magnetointi, joka vastaa tahtigeneraattorin toimintaa, kun tahtigeneraatto-rissa on oikosulku ja staattorivirta on staattorivirran nimellisarvo kerrottuna toisella ennalta määrätyllä kertoimella.In a method according to an embodiment of the invention for supplying energy to a separate electrical system: - said at least two permanent magnet terminals can provide magnetization corresponding to the operation of a synchronous generator when the magnetization current is substantially zero and the stator current and stator voltage have their nominal values; which corresponds to the operation of the synchronous generator when the synchronous generator is short-circuited and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by a first predetermined coefficient, and 15 - said at least two permanent magnet terminals and the synchronous generator has a short circuit and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by another predetermined oimella.

20 Toinen ennalta määrätty kerroin on suurempi kuin ensimmäinen ennalta määrätty kerroin. Ensimmäinen ennalta määrätty kerroin voi olla esimerkiksi 2, ja toinen ennalta määrätty kerroin voi olla esimerkiksi 3.20 The second predetermined coefficient is greater than the first predetermined coefficient. The first predetermined coefficient may be, for example, 2, and the second predetermined coefficient may be, for example, 3.

^ Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämi- ° seksi erillissähköjärjestelmään sähköisellä kaksikerroskondensaattorilla tuotetaan § 25 magnetointienergiaa tilanteessa, jossa erillissähköjärjestelmässä on oikosulku.In a method according to an embodiment of the invention for supplying energy to a separate electrical system, an electric dual layer capacitor produces §25 magnetizing energy in a situation where the separate electrical system has a short circuit.

n 00 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämi- £ seksi erillissähköjärjestelmään mainituilla ainakin kahdella sähköisesti magne- ^ toiduilla navoilla aikaansaadun magnetoinnin polaarisuutta vaihdetaan toiminnan S aikana.In a method according to an embodiment of the invention, the polarity of the magnetization provided by the at least two electrically magnetized poles in the separate electrical system is changed during operation S.

00 o o ^ 30 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämi seksi erillissähköjärjestelmään käytetään harjatonta magnetointilaitetta. Harjaton magnetointilaite käsittää: 11 - tahtigeneraattorin akselilla olevan magnetointigeneraattorin, - erillissähköjärjestelmän vaihtojännitteeseen liitetyn ensimmäisen tasasuun-taimen, - säätöpiirin, ensimmäisen tasasuuntaimen ulostulon liittämiseksi magne- 5 tointigeneraattorin staattiseen päämagnetointikäämiin, ja - magnetointigeneraattorin pyörivässä osassa olevan toisen tasasuuntaimen, magnetointigeneraattorin pyörivien ankkurikäämitysten liittämiseksi tahti-generaattorin sähköisesti magnetoitujen napojen magnetointikäämeihin.In a method according to an embodiment of the invention, a brushless magnetizer is used to supply energy to a separate electrical system. The brushless magnetizing device comprises: 11 - a magnetizing generator on the axis of the synchronous generator, - a first rectifier connected to the AC voltage of the stand-alone electrical system, - a regulating circuit for connecting the output of the first rectifier to the static to magnetizing coils for electrically magnetized poles.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämi-10 seksi erillissähköjärjestelmään toisen tasasuuntaimen antovirran polaarisuus vaihdetaan, mainituilla ainakin kahdella sähköisesti magnetoidulla navalla aikaansaadun magnetoinnin polaarisuuden vaihtamiseksi.In a method according to an embodiment of the invention, the polarity of the output current of the second rectifier is inverted to supply energy to a separate electrical system to change the polarity of the magnetization provided by said at least two electrically magnetized poles.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämiseksi erillissähköjärjestelmään ensimmäisen tasasuuntaimen ulostulossa käyte-15 tään sähköistä kaksikerroskondensaattoria magnetointienergian saamiseksi tilanteessa, jossa erillissähköjärjestelmässä on oikosulku.In a method according to an embodiment of the invention, an electric double-capacitor is used to supply energy to a separate electrical system at the output of the first rectifier to obtain a magnetization energy in a situation where the separate electrical system has a short circuit.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämiseksi erillissähköjärjestelmään erillissähköjärjestelmä on laivan sähköverkko.In a method according to an embodiment of the invention for supplying energy to a stand-alone power system, the stand-by power system is the ship's power network.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämi-20 seksi erillissähköjärjestelmään tahtigeneraattorin kestomagneettinavat käsittävät vaimennuskäämityksiä.In a method according to an embodiment of the invention, the permanent magnet poles of the synchronous generator comprise damping windings for supplying energy to a separate electrical system.

CMCM

^ Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä energian syöttämi- ^ seksi erillissähköjärjestelmään tahtigeneraattorin sähköisesti magnetoidut navat 9 käsittävät vaimennuskäämityksiä.In a method according to an embodiment of the invention for supplying energy to a separate electrical system, the electrically magnetized poles 9 of the synchronous generator comprise damping windings.

mm

C\JC \ J

x 25 Kuvio 5 esittää vuokaaviona keksinnön erään suoritusmuodon mukaista menetel-Fig. 5 is a flow chart of a method according to an embodiment of the invention.

IXIX

“ mää tahtisähkökoneen magnetoinnin järjestämiseksi. Tahtisähkökone voi olla ^ generaattori tai moottori, tai se voi toimia joko generaattorina tai moottorina. Vai- oo heessa 501 otetaan tasasuuntaimella energiaa sähköverkosta, joka on liitetty tah- o ° tisähkökoneen staattorikäämityksiin. Vaiheessa 502 energiaa varastoidaan tasa- 30 suuntaimen ulostulossa olevaan sähköiseen kaksikerroskondensaattoriin. Vaiheessa 503 tasasuuntaimen antovirtaa säädetään säädellyn virran saamiseksi tahtisähkökoneen magnetointia varten. Energia varastoidaan sähköiseen kaksi- 12 kerroskondensaattoriin, jotta voidaan saada säädeltyä virtaa tilanteessa, jossa sähköverkossa on oikosulku.“Order a synchronous electrical machine to arrange magnetization. The synchronous electrical machine may be a ^ generator or motor, or it may act as either a generator or a motor. In step 501, the rectifier draws energy from the mains connected to the stator windings of the incident electric machine. In step 502, energy is stored in an electric double layer capacitor at the output of the rectifier. In step 503, the rectifier output current is adjusted to provide a controlled current for magnetizing the synchronous electrical machine. The energy is stored in an electric twin-layer capacitor to provide a controlled current in the event of a short circuit in the mains.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä tahtisähkökoneen magnetoimiseksi säädellyn virran polaarisuus vaihdetaan tahtisähkökoneen mag-5 netoinnin polaarisuuden vaihtamiseksi.In a method according to an embodiment of the invention, the polarity of a controlled current for magnetizing a synchronous electrical machine is reversed to reverse the polarity of the mag-5 of the synchronous electrical machine.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä tahtisähkökoneen magnetoimiseksi käytetään harjatonta magnetointilaitetta. Harjaton magnetointi-laite käsittää: - tahtisähkökoneen akselilla olevan magnetointigeneraattorin, jolloin säädel- 10 tyä virtaa syötetään magnetointigeneraattorin staattiseen päämagnetointi- käämiin, ja - magnetointigeneraattorin pyörivässä osassa olevan toisen tasasuuntaimen, magnetointigeneraattorin pyörivien ankkurikäämityksien liittämiseksi tahti-sähkökoneen magnetointikäämityksiin.In a method according to an embodiment of the invention, a brushless magnetizer is used to magnetize a synchronous electrical machine. The brushless magnetizing device comprises: - a magnetization generator on the axis of a synchronous electrical machine, whereby a controlled current is supplied to the static main magnetization coil of the magnetization generator, and - a second rectifier for rotating the magnetizing generator to rotate the magnetizing generator.

15 Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä tahtisähkökoneen magnetoimiseksi toisen tasasuuntaimen antovirran polaarisuus vaihdetaan tahti-sähkökoneen magnetoinnin polaarisuuden vaihtamiseksi.In a method of magnetizing a synchronous electrical machine according to an embodiment of the invention, the polarity of the output current of the second rectifier is reversed to reverse the magnetization polarity of the synchronous electrical machine.

Selityksessä edellä esitettyjä erityisiä esimerkkejä ei tule tulkita rajoittaviksi. Näin ollen keksintö ei rajoitu pelkästään edellä esimerkkeinä esitettyihin suoritus-20 muotoihin.The specific examples given above are not to be construed as limiting. Thus, the invention is not limited to the exemplary embodiments above.

C\JC \ J

δ c\j iδ c \ j i

CDCD

OO

m c\jm c \ j

XX

cccc

CLCL

1^ δ oo o o c\j1 ^ δ oo o o c \ j

Claims

A stand-alone electrical system (100) comprising: - a synchronous generator (101) having a rotor (106) having at least two permanent magnet poles (110-115) and at least two electrically magnetized poles (108, 109), and an excitation device (102, 202, 302) for generating an excitation current to said at least two electrically excited poles, characterized in that said excitation device is arranged to assist said at least two permanent magnet poles to provide magnetization to said at least one stator current, a short circuit occurs in a separate electrical system.

The discrete electrical system of claim 1, wherein said excitation device comprises an electric double layer capacitor (120, 220, 320) capable of providing excitation energy in a situation where said discrete electrical system is short circuited.

The stand-alone electrical system of claim 1 or 2, wherein said excitation device comprises a circuit (123, 223, 323) for reversing the polarity of the excitation current.

The isolated electrical system according to claim 1, wherein said magnetizing device (302) comprises: CM 1 - a magnetizing generator (334) on the axis of said synchronous generator, - a first rectifier (321) X 25 connected to an alternating voltage of said separate electrical system; 322) for connecting an output rj of said first rectifier to a static S main magnetizing coil (331) of said magnetization generator, and to electrically energizing said second magnet (333) rotating anchor windings (333) of said magnetization generator.

The discrete electrical system of claim 4, wherein said second rectifier comprises a circuit (323) for reversing the polarity of the excitation current.

The dielectric system according to claim 4 or 5, wherein said excitation device comprises an electric double-layer capacitor (320) at the output of said first rectifier (321), from which excitation energy is available in a situation where the dielectric system has a short circuit.

The discrete power system of claim 1, wherein the discrete power system is a ship's power network.

The stand-alone electrical system of claim 1, wherein the permanent magnet terminals of said synchronous generator comprise damping windings (117).

The stand-alone electrical system according to claim 1 or 8, wherein the electrically magnetized poles of said 15 generator comprises damping windings (118).

The discrete electrical system of claim 1, wherein: - said at least two permanent magnet poles provide magnetization corresponding to the operation of a synchronous generator when the magnetization current 20 is substantially zero and the stator current and stator voltage have their nominal values, corresponds to the operation of said synchronous generator when 9 of said synchronous generators are short-circuited and the stator current is cu 25 the nominal value of the stator current multiplied by the first predetermined | a coefficient, and - said at least two permanent magnet poles and said at least two electrically magnetized poles have a co-excitation which corresponds to the operation of said synchronous generator when said synchronous generator is short-circuited and the stator current is the second predetermined coefficient is greater than the first predetermined coefficient.

The stand-alone electrical system of claim 1, wherein said excitation device (202, 302) comprises: a rectifier (221, 321) for drawing energy from an electrical network connected to the stator windings of said synchronous generator, a control circuit (222, 322) connected to said rectifier output. providing a controlled current for excitation of said synchronous generator; and 10. for supplying energy to said control circuit in the case of a short circuit of an electric double capacitor (220, 320) at said rectifier output.

The discrete electrical system of claim 11, wherein the magnetizing device comprises a circuit (223) for reversing the polarity of the magnetizing current.

The claim 13! A separate electrical system according to claim 1, further comprising: - an excitation generator (334) on the axis of said synchronous generator, said adjusting circuit (322) being arranged to supply said regulated current 20 to a static main magnetizing coil (331) of said excitation generator; A second rectifier ™ (333) in the rotating portion of the magnetization generator for connecting the rotary anchor windings 9 (332) of said magnetization generator to the magnetization windings S 25 (350) of said synchronous generator. X CC

The discrete electrical system of claim 11, wherein said second rectifier comprises a circuit (323) for reversing the polarity of the output current o0 of said second rectifier. o o CM

A method for supplying energy to a dielectric system comprising a synchronous generator having a rotor having at least two permanent magnet poles and at least two electrically magnetized poles, characterized in that the method comprises controlling (401) said at least two electrically magnetized poles magnetization provided by at least two permanent magnet poles to provide a stator current greater than the nominal value in response to a short circuit in said 5 separate electrical systems.

The method of claim 15, wherein: - said at least two permanent magnet terminals provide magnetization corresponding to the operation of said synchronous generator when the magnetization current is substantially zero and the stator current and stator voltage 10 have their nominal values, - said at least two permanent magnet terminals operating when said synchronous generator is short-circuited and the stator current is the nominal value of the stator current multiplied by a first predetermined coefficient 15, and - said at least two permanent magnet poles and said at least two electrically magnetized poles stator current is the nominal value of 20 stator currents multiplied by another predetermined coefficient; wherein the second predetermined coefficient is greater than the first predetermined coefficient.

The method of claim 15, wherein: C 1 J ™ - draws (501) by means of a rectifier power from a power network connected to the stator windings of said synchronous generator, LO 4 - adjusts (503) the output current of said rectifier to provide a controlled current ε for magnetizing said synchronous generator. , and Γ-- ί - storing (502) energy in an o-electric double-capacitor output at said rectifier output to provide said controlled current o ™ 30 in a situation where said electrical network is short-circuited.