BR102017005058B1 - Atuador de bobina para aplicações em baixa e média tensão e aparelho de comutação ou comutador de baixa ou média tensão - Google Patents

Abstract

ATUADOR DE BOBINA PARA APLICAÇÕES EM BAIXA E MÉDIA TENSÃO E APARELHO DE COMUTAÇÃO OU COMUTADOR DE BAIXA OU MÉDIA TENSÃO. O presente invento se refere a um atuador de bobina (1) para aplicações em baixa e média tensão, compreendendo um eletroímã (2) operacionalmente associado a um êmbolo móvel (8), uma unidade de potência e controle (3) conectada eletricamente ao referido eletroímã (2), e primeiro e segundo terminais de entrada (T1, T2) operativamente conectados à citada unidade de potência e controle, em que uma tensão de entrada (VIN) é aplicada entre os mencionados primeiro e segundo terminais de entrada durante a operação do dito acionador de bobina. A referida unidade de potência e controle está adaptada para prover subsequentes pulsos de lançamento da corrente de acionamento (IC) ao referido eletroímã (2), os quais são separados no tempo por pelo menos um predeterminado intervalo de tempo (TI), em resposta a subsequentes transições da dita tensão de entrada (VIN) a partir de valores inferiores à referida primeira tensão de limiar (VTH1) até valores superiores à mencionada primeira tensão de limiar.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um atuador de bobina para aplicações em baixa ou média tensão, tendo características melhoradas em termos de desempenho e de construção.

[002] Para os propósitos do presente pedido de patente, o termo "baixa tensão" (BT) refere-se a tensões de operação inferiores a 1 kV CA e 1,5 kV CC, enquanto que o termo "média tensão" (MT) refere-se a tensões de operação superiores a 1 kV CA e 1,5 kV CC, chegando até a algumas dezenas de kV, como por exemplo até 72 kV CA e 100 kV CC.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Conforme amplamente conhecido, os atuadores de bobina são frequentemente utilizados em instalações de MT e BT para uma grande variedade de propósitos.

[004] Uma utilização típica dos atuadores de bobina refere-se à liberação seletiva ou travamento de partes mecânicas em um aparelho de comutação acionado por mola.

[005] Outras utilizações típicas podem referir-se à implementação de funcionalidades de travamento ou de disparo comandados eletricamente em cadeias ou atuadores cinemáticos mecânicos.

[006] Os atuadores de bobina normalmente compreendem um sistema eletrônico que recebe uma tensão de entrada, acionando, dependendo da referida tensão de entrada, um eletroímã incluindo uma ou mais bobinas de acionamento associadas operativamente a um êmbolo móvel, de modo a que este último possa ser magneticamente acionado por um campo magnético gerado pelas correntes de acionamento que fluem ao longo das citadas bobinas de acionamento.

[007] Um inconveniente dos atuadores de bobina convencionais consiste no fato do eletroímã estar sujeito a consideráveis tensões térmicas quando ele recebe múltiplos pulsos de lançamento subsequentes da corrente de acionamento, para acionar magneticamente o êmbolo móvel.

[008] A experiência demonstrou que as referidas tensões térmicas podem muitas vezes causar danos que tornam necessária a substituição do atuador da bobina, com o consequente aumento dos custos de manutenção e de operação do aparelho de comutação ou comutador no qual o atuador da bobina está instalado.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[009] É um objetivo da presente invenção prover um atuador de bobina para aplicações em BT ou MT, que permite resolver ou atenuar os problemas acima mencionados.

[010] Particularmente, é um objetivo da presente invenção prover um atuador de bobina com altos níveis de confiabilidade para as aplicações pretendidas.

[011] Como um outro objetivo, a presente invenção visa prover um atuador de bobina com altos níveis de flexibilidade durante a operação.

[012] Ainda outro objetivo da presente invenção consiste em prover um atuador de bobina que pode ser facilmente fabricado, com custos competitivos.

[013] Para atingir esses objetivos, a presente invenção provê um atuador de bobina de acordo com a reivindicação 1 e suas reivindicações dependentes relacionadas.

[014] O atuador de bobina, de acordo com a invenção, compreende um eletroímã associado operativamente a um êmbolo móvel, de modo a que o referido êmbolo móvel possa ser acionado por um campo magnético gerado pelo dito eletroímã.

[015] O atuador de bobina, de acordo com a invenção, compreende também uma unidade de potência e controle conectada eletricamente ao referido eletroímã, para alimentar este último e controlar sua operação.

[016] Mais particularmente, a dita unidade de potência e controle está adaptada para prover uma corrente de acionamento ajustável para o referido eletroímã, para energizar este último de acordo com as necessidades.

[017] O atuador de bobina, de acordo com a invenção, compreende ainda um primeiro e um segundo terminais de entrada conectados eletricamente à referida unidade de potência e controle.

[018] Durante a operação do atuador de bobina, uma tensão de entrada, que pode ser provida por um dispositivo externo (por exemplo, um relé), é aplicada entre os referidos primeiro e segundo terminais.

[019] A mencionada unidade de potência e controle está adaptada para prover pulsos de lançamento de corrente de acionamento para o dito eletroímã, o qual possui um predeterminado nível de lançamento e um tempo de lançamento, em resposta a transições da dita tensão de entrada a partir de valores inferiores a uma primeira tensão de limiar até valores superiores à referida primeira tensão de limiar.

[020] Um aspecto importante do atuador de bobina, de acordo com a invenção, refere- se ao fato de que a referida unidade de potência e controle está adaptada para prover pulsos de lançamento subsequentes de corrente de acionamento para o referido eletroímã, que são separados no tempo por pelo menos um intervalo de tempo predeterminado.

[021] A referida unidade de potência e controle está configurada de modo a, depois de ter provido um primeiro pulso de lançamento da corrente de acionamento para o referido eletroímã, em resposta a uma primeira transição da citada tensão de entrada a partir de um valor inferior à dita primeira tensão de limiar até um valor superior à referida primeira tensão de limiar, aguardar, pelo menos durante um tempo predeterminado, antes de prover pulsos de lançamento subsequentes de corrente de acionamento para o referido eletroímã.

[022] Na prática, depois de ter provido um primeiro pulso de lançamento da corrente de acionamento para o referido eletroímã, em resposta a uma primeira transição da citada tensão de entrada a partir de um valor inferior à referida primeira tensão de limiar até um valor superior à mencionada primeira tensão de limiar, a dita unidade de potência e controle é desativada, para fornecer pulsos de lançamento subsequentes de corrente de acionamento para o referido eletroímã durante pelo menos o referido intervalo de tempo predeterminado.

[023] De preferência, a citada unidade de potência e controle está configurada de modo a, depois de ter provido um pulso de lançamento da corrente de acionamento, em resposta a uma transição da citada tensão de entrada a partir de um valor inferior à referida primeira tensão de limiar até um valor superior à referida primeira tensão de limiar, reduzir a dita corrente de acionamento para um predeterminado nível de retenção inferior ao mencionado nível de lançamento, mantendo a citada corrente de acionamento no referido nível de retenção até que a dita tensão de entrada seja superior a uma segunda tensão de limiar, que é inferior ou igual à referida primeira tensão de limiar.

[024] Preferentemente, a referida unidade de potência e controle está configurada de modo a interromper uma corrente de acionamento que flui para o citado eletroímã, em resposta a uma transição da citada tensão de entrada a partir de um valor superior a uma segunda tensão de limiar, que é inferior ou igual à referida primeira tensão de limiar, até um valor inferior à mencionada segunda tensão de limiar.

[025] Em outro aspecto, a presente invenção refere-se a um aparelho de comutação ou comutador de BT ou MT de acordo com a reivindicação 11.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[026] Outras características e vantagens da presente invenção irão surgir mais claramente a partir da descrição abaixo, com referência às figuras anexas, providas como um exemplo não limitativo, onde: - As figuras 1 a 3 ilustram vistas esquemáticas de uma forma de realização do atuador de bobina, de acordo com a invenção; - As figuras 4 a 8 ilustram esquematicamente a operação do atuador de bobina de acordo com a invenção; - As figuras 9 e 10 ilustram vistas esquemáticas de uma unidade de potência e controle embutida no atuador de bobina das figuras 1 a 3; - A figura 11 ilustra esquematicamente outra forma de realização do atuador de bobina de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[027] Na seguinte descrição detalhada da invenção, componentes idênticos são indicados geralmente pelos mesmos números de referência, independentemente de serem mostrados em diferentes formas de realização. Para descreverem de forma clara e concisa a invenção, os desenhos podem não necessariamente estar na mesma escala, e certas características da invenção podem ser mostradas de maneira esquemática.

[028] Com referência às figuras acima mencionadas, a presente invenção refere-se a um atuador de bobina 1 para aplicações em BT ou MT, tais como por exemplo aparelhos de comutação de BT ou MT (por exemplo, disjuntores, desconectores, contatores, e similares) ou, mais geralmente, comutadores de BT ou MT.

[029] O atuador de bobina 1 compreende um invólucro externo 11 que define um volume interno, feito preferivelmente com um material eletricamente isolante (por exemplo, resinas termo-endurecíveis).

[030] De preferência, o invólucro externo 11 é provido com abas de conexão externas flexíveis 11A, adaptadas para permitirem a instalação do atuador de bobina em uma estrutura de suporte (não ilustrada), por meio, por exemplo, de conexões de encaixe por pressão adequadas.

[031] Preferencialmente, o invólucro externo 11 é provido com uma primeira abertura 111 (figura 1), através da qual podem ser acessados terminais de entrada T1, T2 (ou possivelmente T3) do atuador de bobina 1.

[032] O atuador de bobina 1 compreende um eletroímã 2 alojado de maneira estável no volume interno definido pelo invólucro externo 11.

[033] De preferência, o eletroímã 2 compreende pelo menos uma bobina de acionamento 2A vantajosamente disposta de acordo com uma construção do tipo solenóide.

[034] A bobina de acionamento 2A é destinada a ser alimentada por uma corrente de acionamento ajustável IC, para gerar um campo magnético tendo direção e intensidade desejadas.

[035] De preferência, o atuador de bobina 1 é do tipo de bobina simples. Neste caso, o eletroímã 2 compreende uma única bobina de acionamento 2A.

[036] De preferência, o eletroímã 2 compreende uma ou mais porções 2B de material magnético para direcionarem adequadamente as linhas do fluxo magnético gerado pela corrente de acionamento IC que energiza o eletroímã 2.

[037] De preferência, o eletroímã 2 compreende uma cavidade interna 20 (tendo por exemplo um formato cilíndrico) envolvida pela bobina de acionamento 2A e pelas porções 2B de material magnético do eletroímã 2.

[038] O atuador de bobina 1 compreende um êmbolo móvel 8 associado operacionalmente ao eletroímã 2, de modo a poder ser acionado por um campo magnético gerado por uma corrente de acionamento IC que flui ao longo da bobina de acionamento 2A.

[039] De preferência, o êmbolo 8 fica acomodado na cavidade interna 20 do eletroímã 2, através da qual ele pode se mover.

[040] Em geral, o êmbolo 8 é linearmente móvel entre uma posição não excitada, que é assumida quando nenhuma corrente de acionamento IC é fornecida à bobina de acionamento 2A, e uma posição excitada, que é assumida quando uma corrente de acionamento IC é provida à bobina de acionamento 2A.

[041] De preferência, o atuador de bobina 1 compreende um elemento elástico 9 (por exemplo, uma mola) associado operativamente ao êmbolo 8.

[042] Preferivelmente, o elemento elástico 9 fica operacionalmente acoplado entre um ponto de ancoragem fixo e o êmbolo 8, de maneira a exercer uma força de compensação sobre este último. A referida força de compensação pode ser vantajosamente utilizada para acionar o êmbolo 8 quando uma corrente de acionamento IC que alimenta a bobina de acionamento 2A é interrompida.

[043] De preferência, o invólucro externo 11 é dotado de uma segunda abertura 110 (figura 2) que permite que o êmbolo 8 se projete a partir do invólucro 11 e interaja com um mecanismo 200 de um aparelho de comutação ou comutador, com o qual o atuador de bobina 1 é destinado a interagir.

[044] Como um exemplo, o mecanismo 200 pode ser a cadeia de comando primária de um disjuntor de BT.

[045] O atuador de bobina 1 compreende uma unidade de potência e controle 3 eletricamente conectada ao eletroímã 2, em particular com a bobina de acionamento 2A deste último.

[046] De preferência, a unidade de potência e controle 3 é constituída por uma ou mais placas de circuitos eletrônicos alojadas no volume interno definido pelo invólucro externo 11, compreendendo circuitos eletrônicos analógicos e/ou digitais e/ou dispositivos de processamento.

[047] A unidade de potência e controle 3 está configurada para alimentar o eletroímã 2 com uma corrente de acionamento ajustável IC, de modo a controlar a operação (energização) deste último e acionar adequadamente o êmbolo móvel 8.

[048] De preferência, para mover o êmbolo 8 da posição não excitada para a posição excitada, a unidade de potência e controle 3 provê uma corrente de acionamento IC ao eletroímã 2 (em particular à bobina de acionamento 2A), de modo a que o êmbolo 8 seja acionado pela força do campo magnético gerado pela referida corrente de acionamento, contra a força de compensação exercida pelo elemento elástico 9.

[049] De preferência, para mover o êmbolo 8 da posição excitada para a posição não excitada, a unidade de potência e controle 3 interrompe a corrente de acionamento IC que flui para a bobina de acionamento 2A, de modo a que o êmbolo 8 seja acionado pela força de compensação exercida pelo elemento elástico 9, uma vez que não são gerados campos magnéticos pelo eletroímã 2.

[050] O atuador de bobina 1 compreende um primeiro e um segundo terminais de entrada T1, T2 conectados eletricamente à unidade de potência e controle 3.

[051] Durante a operação do atuador de bobina 1, uma tensão de entrada VIN é aplicada entre os terminais de entrada T1, T2, sendo assim provida à unidade de potência e controle 3.

[052] A tensão VIN é fornecida ao atuador de bobina 1 por um dispositivo externo (não ilustrado) eletricamente conectável com o dito atuador, como por exemplo um relé ou outro dispositivo de proteção.

[053] De acordo com a invenção, a unidade de potência e controle 3 está adaptada para alimentar e controlar o eletroímã 2, dependendo da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2.

[054] Mais particularmente, a unidade de potência e controle 3 está adaptada para alimentar o eletroímã 2 de modo a que o êmbolo 8 seja magneticamente acionado a partir da posição não excitada para a posição excitada, em resposta a transições da tensão de entrada VIN desde valores inferiores a uma primeira tensão de limiar VTH1 até valores superiores à referida primeira tensão de limiar.

[055] Para este efeito, a unidade de potência e controle 3 está adaptada para fornecer pulsos de lançamento de corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, o qual possui um predeterminado nível de lançamento IL e um tempo de lançamento TL, em resposta a transições da tensão de entrada VIN a partir de valores inferiores à primeira tensão de limiar VTH1 até valores superiores à citada primeira tensão de limiar.

[056] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, ilustrada nas figuras mencionadas, a unidade de potência e controle 3 está adaptada para acionar o eletroímã 2 de modo a que o atuador de bobina 1 opere como um atuador de bobina de UVR (Under Voltage Release - Liberação por Subtensão).

[057] Neste caso, tal como mostrado nas figuras 4 a 8, a unidade de potência e controle 3 opera como descrito abaixo.

[058] A tensão de entrada VIN apresenta uma transição a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor mais elevado do que a referida primeira tensão de limiar, no instante t1.

[059] Em resposta à citada transição da tensão de entrada VIN, a unidade de potência e controle 3 provê um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, o qual possui um predeterminado nível de lançamento IL e um tempo de lançamento TL.

[060] Desta forma, obtém-se uma energização rápida e elevada do eletroímã 2 para acionar magneticamente o êmbolo 8.

[061] Depois do referido pulso de lançamento ter sido provido, no instante t1 + TL a unidade de potência e controle 3 reduz a corrente de acionamento IC para um predeterminado nível de retenção IH inferior ao nível de lançamento IL (por exemplo, até 10 vezes inferior), e mantém a corrente de acionamento IC no nível de retenção IH até que a tensão de entrada VIN seja maior do que uma segunda tensão de limiar VTH2, que é inferior ou igual à primeira tensão de limiar VTH1.

[062] A partir do que foi exposto acima, é evidente como a unidade de potência e controle 3 aciona o eletroímã 2, quando a tensão de entrada VIN se torna superior à tensão de limiar VTH1, de modo a que o êmbolo 8 execute um movimento de "lançamento e retenção" (contrário à força de compensação exercida pelo elemento elástico 9), ou seja, o êmbolo 8 é movido a partir da posição não excitada para a posição excitada e é mantido nesta última posição até que a tensão de entrada VIN seja superior à tensão de limiar VTH2.

[063] Fazendo referência novamente às figuras 4 a 8, supõe-se agora que no instante t2 a tensão de entrada VIN apresente uma transição a partir de um valor superior à segunda tensão de limiar VTH2 até um valor inferior à referida segunda tensão de limiar.

[064] Em resposta à referida transição da tensão de entrada VIN, a unidade de potência e controle interrompe a corrente de acionamento IC que flui para o eletroímã 2. Desta forma, é obtida a desenergização do eletroímã 2 e não são mais gerados campos magnéticos.

[065] O êmbolo 8 executa um movimento de "liberação" com uma força de atuação exercida pelo elemento elástico 9, isto é, ele é movido da posição excitada para a posição não excitada, e permanece estavelmente nesta última posição até que a tensão de entrada VIN seja menor do que a tensão de limiar VTH1.

[066] De acordo com algumas formas de realização da invenção, a segunda tensão de limiar VTH2 é inferior à primeira tensão de limiar VTH1. O comportamento da unidade de potência e controle 3, neste caso, é ilustrado esquematicamente pelas figuras 4 a 6.

[067] De acordo com outras formas de realização da invenção, as primeira e segunda tensões de limiar coincidem. O comportamento da unidade de potência e controle 3, neste caso, é ilustrado esquematicamente pelas figuras 7 e 8.

[068] Como é possível notar, o comportamento da unidade de potência e controle 3 é semelhante para ambos os casos mencionados.

[069] De acordo com formas de realização alternativas da invenção (não ilustradas), a unidade de potência e controle está adaptada para acionar o eletroímã 2 de modo a que o atuador de bobina 1 opere de forma diferente da explicada acima, isto é, como um dispositivo de PSSOR (Permanent Supply Shunt Opening Release - Liberação de Abertura de Deivão com Alimentação Permanente).

[070] Neste caso, a unidade de potência e controle 3 aciona ainda o eletroímã 2 dependendo da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2, mas implementa uma maneira diferente de controlar os movimentos do êmbolo 8 em relação à lógica de controle de UVR descrita acima.

[071] No entanto, mesmo de acordo com essas formas de realização, a unidade de potência e controle 3 ainda fornece pulsos de lançamento de corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, o qual possui um predeterminado nível de lançamento IL e um tempo de lançamento TL, em resposta a transições da tensão de entrada VIN a partir de valores inferiores a uma certa primeira tensão de limiar VTH1 até valores superiores à referida primeira tensão de limiar.

[072] Um aspecto importante da presente invenção refere-se ao comportamento da unidade de potência e controle 3 em resposta a subsequentes transições da tensão de entrada VIN a partir de valores inferiores à primeira tensão de limiar VTH1 até valores superiores à referida primeira tensão de limiar.

[073] De acordo com a invenção, a unidade de potência e controle 3 está configurada de modo a, depois de ter provido um primeiro pulso de lançamento da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, em resposta a uma primeira transição da tensão de entrada VIN a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor superior à referida primeira tensão de limiar, aguardar, pelo menos durante um predeterminado intervalo de tempo TI, antes de prover pulsos de lançamento subsequentes de corrente de acionamento para o referido eletroímã.

[074] Na prática, depois de ter sido provido um primeiro pulso de lançamento da corrente de acionamento para o referido eletroímã, em resposta a uma primeira transição da citada tensão de entrada a partir de um valor inferior à referida primeira tensão de limiar até um valor superior à dita primeira tensão de limiar, a mencionada unidade de potência e controle não fornece pulsos de lançamento subsequentes de corrente de acionamento para o referido eletroímã durante pelo menos o decorrer do predeterminado intervalo de tempo TI.

[075] A unidade de potência e controle 3 está assim adaptada para prover pulsos de lançamento subsequentes da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, os quais são separados no tempo por pelo menos um predeterminado intervalo de tempo TI.

[076] Alguns exemplos do comportamento da unidade de potência e controle 3, quando a tensão de entrada VIN apresenta transições subsequentes a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor superior à referida primeira tensão de limiar, são melhor explicados a seguir (figuras 5, 5A, 6, 8).

[077] A tensão de entrada VIN apresenta uma primeira transição a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor mais elevado do que a referida primeira tensão de limiar, no instante t1.

[078] Em resposta à referida transição da tensão de entrada VIN, a unidade de potência e controle 3 provê um primeiro pulso de lançamento da corrente de acionamento IC ao eletroímã 2, o qual possui um predeterminado nível de lançamento IL e um tempo de lançamento TL.

[079] Partindo do instante t1, a unidade de potência e controle 3 aguarda pelo menos o intervalo de tempo predeterminado TI antes de prover um segundo pulso de lançamento subsequente da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2.

[080] Isto ocorre mesmo no caso da tensão de entrada VIN apresentar uma segunda transição subsequente a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor superior à referida primeira tensão de limiar, antes do término do intervalo de tempo TI.

[081] A tensão de entrada VIN apresenta uma segunda transição a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor maior do que a referida primeira tensão de limiar, no instante t3.

[082] Se a diferença de tempo (t3 - t1) for mais curta do que o intervalo de tempo T1 [isto é, quando ocorre a condição (t3 - t1) < T1], no instante t3 a unidade de potência e controle 3 não provê um segundo pulso de lançamento subsequente da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, em resposta à referida segunda transição subsequente da tensão de entrada VIN (figuras 5, 5A, 8).

[083] A unidade de potência e controle 3 aguarda até que o intervalo de tempo TI (calculado a partir do instante t1) termine antes de estar novamente em condição de prover pulsos de disparo subsequentes, se a tensão VIN aplicada determinar que isto ocorra.

[084] Se no instante t4 = t1 + TI a tensão de entrada VIN ainda for superior à primeira tensão de limiar VTH1, no referido instante t4 a unidade de potência e controle 3 não fornece segundos pulsos de lançamento subsequentes da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, em resposta à segunda transição subsequente da tensão de entrada VIN no instante t3 (figuras 5, 8).

[085] Se no instante t4 = t1 + TI a tensão de entrada VIN se tornar inferior à primeira tensão de limiar VTH1, a unidade de potência e controle 3 não provê um segundo pulso de lançamento subsequente da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2, em resposta à segunda transição subsequente da tensão de entrada VIN no instante t3 (figura 5A).

[086] Na prática, independentemente do estado da tensão VIN no instante t4 = t3 + TI, a unidade de potência e controle 3 simplesmente ignora qualquer transição subsequente da tensão de entrada VIN no instante t3, se esta última ocorreu antes do término do intervalo de tempo TI.

[087] Se a diferença de tempo (t3 - t1) for maior ou igual ao intervalo de tempo T1 [isto é, quando ocorre a condição (t3 - t1) > T1], como o intervalo de tempo TI já terminou (figuras 6, 6A), a unidade de potência e controle 3 fornece imediatamente, no instante t3, um segundo pulso de disparo subsequente da corrente de acionamento IC, em resposta à subsequente transição da tensão VIN a partir de um valor inferior à primeira tensão de limiar VTH1 até um valor superior à referida primeira tensão de limiar.

[088] Evidentemente, as figuras 5, 5A, 6, 6A, 8 ilustradas acima apresentam apenas alguns exemplos de comportamento do atuador de bobina 1 em função da tensão aplicada VIN. Outras variantes são possíveis, dependendo do comportamento da tensão aplicada VIN.

[089] Mais uma vez, é evidente que o comportamento descrito da unidade de potência e controle 3 é semelhante nos casos em que as tensões de limiar VTH1, VTH2 são diferentes (figuras 5, 5A, 6, 6A) ou coincidem (figura 8).

[090] A solução acima descrita proporciona vantagens relevantes quando a tensão de entrada aplicada VIN é instável por algumas razões, e a unidade de potência e controle 3 é forçada a acionar o eletroímã 2 de modo a que o êmbolo 8 execute múltiplos movimentos subsequentes entre as posições excitada e não excitada, devido a flutuações da tensão de entrada VIN aplicada.

[091] Uma vez que a unidade de potência e controle 3 assegura que os subsequentes pulsos de lançamento da corrente de acionamento IC estão separados pelo menos por um predeterminado intervalo de tempo TI, os fenômenos de superaquecimento do eletroímã 2 (em particular da bobina de acionamento 2A) e da unidade de potência e controle 3 são evitados ou mitigados.

[092] Isto provê um prolongamento considerável da vida operacional do atuador de bobina 1 em relação às soluções tradicionais do estado da técnica.

[093] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, ilustrada nas figuras citadas, a unidade de potência e controle 3 compreende uma cascata de estágios eletrônicos, ou seja, um estágio de entrada 4, um estágio de controle 5, e um estágio de acionamento 6.

[094] Preferencialmente, o estágio de entrada 4 está conectado eletricamente aos terminais de entrada T1, T2, e está adaptado para receber a tensão de entrada VIN entre os terminais T1, T2 e prover uma tensão retificada VR cujo comportamento depende da tensão de entrada VIN.

[095] De preferência, o estágio de controle 5 está operacionalmente conectado ao estágio de entrada 4.

[096] De preferência, o estágio de controle 5 está adaptado para receber a tensão retificada VR do estágio de entrada 4 e prover sinais de controle C para controlarem a operação do eletroímã 2, dependendo da tensão retificada VR.

[097] De preferência, o estágio de acionamento 6 está operacionalmente conectado ao estágio de controle 5 e ao eletroímã 2, em particular à bobina de acionamento 2A deste último.

[098] De preferência, o estágio de acionamento 6 está adaptado para receber os sinais de controle C do estágio de controle 5 e ajustar uma corrente de acionamento IC fornecida ao referido eletroímã, em resposta aos referidos sinais de controle.

[099] De preferência, a unidade de potência e controle 3 compreende um estágio de alimentação 7, operativamente conectado ao estágio de entrada 4, ao estágio de controle 5, ao estágio de acionamento 6, e à bobina do eletroímã 2.

[0100] De preferência, o estágio de alimentação 7 está adaptado para receber a tensão retificada VR e prover a energia elétrica P necessária para a operação da unidade de potência e controle 3 (ou seja, os estágios eletrônicos 4, 5, 6) e do eletroímã 2.

[0101] Com referência à forma de realização preferida ilustrada nas figuras citadas, o estágio de entrada 4 compreende, de preferência, um circuito de retificação 41 que pode incluir uma ponte de diodos disposta de acordo com configurações já conhecidas pelas pessoas versadas na técnica (figura 1).

[0102] O estágio de entrada 4 também pode compreender um ou mais circuitos de filtragem ou de proteção 42, adequadamente dispostos de acordo com configurações conhecidas pelas pessoas versadas na técnica.

[0103] Com referência à figura 9, o estágio de controle 5 compreende preferencialmente um circuito de detecção 51 e um circuito de controle 52 conectados eletricamente em cascata.

[0104] O circuito de detecção 51 está operacionalmente conectado ao estágio de entrada 4, e está adaptado para receber a tensão retificada VR.

[0105] O circuito de detecção 51 está adaptado para prover primeiros sinais de detecção S indicativos da tensão retificada VR recebida.

[0106] De preferência, os sinais de detecção S são sinais de tensão, cujo comportamento depende basicamente do comportamento da tensão aplicada VIN.

[0107] Fazendo referência novamente à figura 9, o circuito de controle 52 compreende, de preferência, uma seção de comparação 520 operacionalmente conectada em cascata com o circuito de detecção 51.

[0108] A seção de comparação 520 está adaptada para receber os sinais de detecção S e fornecer sinais de comparação CS em resposta aos referidos sinais de detecção.

[0109] De preferência, a seção de comparação 520 compreende um arranjo de circuito comparador operacionalmente conectado entre um nó de entrada 52A e um nó intermediário 52B do circuito de controle 52, sendo adequadamente concebido de acordo com configurações conhecidas pelas pessoas versadas na técnica.

[0110] Preferencialmente, os sinais de comparação CS fornecidos pela seção de comparação 520 são sinais de tensão, que podem estar em níveis lógicos "alto" ou "baixo" dependendo dos sinais de tensão de entrada S.

[0111] De preferência, quando a seção de comparação 520 recebe os sinais de detecção S, ela compara esses sinais de entrada com tensões de comparação predefinidas, que dependem vantajosamente das tensões de limiar VTH1, VTH2.

[0112] Preferencialmente, tais tensões de comparação são providas por um circuito dedicado adequadamente disposto na seção de comparação 520, de acordo com configurações conhecidas pelas pessoas versadas na técnica.

[0113] De preferência, quando recebe os sinais de detecção S, a seção de comparação 520 fornece sinais de comparação CS em níveis lógicos “alto” ou "baixo" conforme os sinais de detecção S são inferiores ou superiores às referidas tensões de comparação predefinidas.

[0114] De preferência, o circuito de controle 52 compreende uma seção de controle 523 operacionalmente conectada entre a seção de comparação 520 (em particular o nó intermediário 52B) e o estágio de acionamento 6 (em particular uma entrada 6A deste último).

[0115] A seção de controle 523 está adaptada para receber os sinais de comparação CS e prover os sinais de controle C ao estágio de acionamento 6 em resposta aos sinais de comparação CS.

[0116] Preferivelmente, a seção de controle 523 está adaptada para receber segundos sinais de detecção D, provenientes do estágio de acionamento 6, em um segundo nó de entrada 52C do circuito de controle 52.

[0117] De preferência, os sinais de detecção D são indicativos da corrente de acionamento IC que alimenta o eletroímã 2.

[0118] Vantajosamente, a seção de controle 523 pode compreender um ou mais controladores como, por exemplo, microcontroladores ou dispositivos de processamento digital de diferentes tipos, adaptados para receberem e proverem um certo número de entradas analógicas e/ou digitais, compreendendo áreas de memória não volátil regraváveis que podem ser utilizadas para armazenarem instruções de software ou parâmetros operacionais executáveis.

[0119] De preferência, os sinais de controle C e os sinais de detecção são sinais de tensão.

[0120] Preferencialmente, a seção de controle 523 compreende um primeiro controlador 521 operacionalmente conectado entre a seção de comparação 520 (em particular o nó intermediário 52B) e o estágio de acionamento 6 (em particular o nó de entrada 6A).

[0121] O primeiro controlador 521 está adaptado para receber os sinais de comparação CS e os sinais de detecção D, e prover os sinais de controle C em resposta aos referidos sinais de entrada.

[0122] Deste modo, o controlador 521 é capaz de controlar o estágio de acionamento 6 para energizar ou desenergizar adequadamente o eletroímã 2 de acordo com as necessidades.

[0123] De preferência, o controlador 521 é um controlador de PWM (Pulse Width MoMolatíoç - Modulação por Largura de Pulso) capaz de controlar o estágio de acionamento 6 para executar uma modulação de ciclo de operação da corrente de acionamento IC, a qual pode ser ajustada de acordo com determinados parâmetros de configuração.

[0124] Preferivelmente, a seção de controle 523 compreende um segundo controlador 522 operacionalmente conectado ao primeiro controlador 521.

[0125] O controlador 522 está adaptado, de preferência, para fornecer sinais de configuração SS para controlar a corrente de acionamento IC, que são recebidos e processados pelo primeiro controlador 521 para prover os sinais de controle C.

[0126] Como um exemplo, para prover um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC, o controlador 522 pode fornecer inicialmente para o controlador 521 sinais de configuração SS indicativos do nível de lançamento IL e do tempo de lançamento TL desejados.

[0127] De forma semelhante, o controlador 522 pode fornecer sinais de configuração SS indicativos de um valor de referência de corrente (por exemplo, o nível de retenção IH desejado) a ser utilizado pelo controlador 521 para executar um ajuste de PWM da corrente de acionamento IC, quando o eletroímã 2 precisar ser mantido energizado.

[0128] De preferência, o controlador 522 está operacionalmente conectado à seção de comparação 520 para receber e processar os sinais de comparação CS e prover os sinais de configuração SS, dependendo dos referidos sinais de comparação.

[0129] Com referência à figura 10, o estágio de acionamento 6 compreende, de preferência, um resistor de derivação 61 e uma primeira chave 62 conectados eletricamente em série entre o terra e a bobina de acionamento 2A do eletroímã 2, que por sua vez está eletricamente conectada ao estágio de alimentação 7 para receber energia elétrica P.

[0130] Deste modo, uma corrente de acionamento IC, que pode ser adequadamente ajustada pela chave 62, pode fluir através da bobina de acionamento 2A, da chave 62 e do resistor de derivação 61, durante a operação do atuador de bobina 1.

[0131] De preferência, a chave 62 está operacionalmente conectada ao estágio de controle 5, em particular ao circuito de controle 53, para receber os sinais de controle C e ajustar a corrente de acionamento IC, dependendo dos referidos sinais de controle.

[0132] De preferência, a chave 62 é um MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor- Transistor de Efeito de Campo de Metal Óxido Semicondutor) tendo o terminal de porta eletricamente conectado ao nó de entrada 6A, o terminal de dreno conectado eletricamente em série com a bobina de acionamento 2A, e o terminal de fonte eletricamente conectado ao nó de entrada 52C.

[0133] Contudo, a chave 62 também pode ser um IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor - Transistor Bipolar de Porta Isolada), um BJT (F/po/ar Junction Transistor - Transistor de Junção Bipolar), ou outro dispositivo equivalente.

[0134] Preferencialmente, o resistor de derivação 61 está eletricamente conectado entre o terra e o nó de entrada 52C, de forma a prover os sinais de detecção D que são, deste modo, indicativos da corrente de acionamento IC que flui para o terra no nó de entrada 52C.

[0135] De preferência, o estágio de acionamento 6 compreende um diodo supressor de picos de tensão 63 conectado eletricamente em série com o estágio de alimentação 6 e com a chave 62, e em paralelo com a bobina de acionamento 62.

[0136] A partir do que foi exposto, é evidente como o estágio de acionamento 6 é capaz de controlar o fluxo de uma corrente de acionamento IC através da bobina de acionamento 2A.

[0137] Os valores da corrente de acionamento IC podem ser ajustados pela chave 62 dependendo do seu estado de operação, que por sua vez depende dos sinais de controle C recebidos do estágio de controle 5.

[0138] Como um exemplo, a chave 62 pode receber sinais de controle C para comutar para um estado de interdição (DESLIGADO), de modo a interromper o fluxo da corrente de acionamento IC através da bobina de acionamento 2A.

[0139] Como outro exemplo, a chave 62 pode receber sinais de controle C para operar em um estado de condução (LIGADO), e modular o fluxo da corrente de acionamento IC dependendo dos referidos sinais de controle, por exemplo, através da implementação de um controle de PWM da corrente de acionamento IC.

[0140] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, a unidade de potência e controle 3 compreende um estágio de desabilitação 15 conectado operativamente ao referido estágio de controle 5.

[0141] O estágio de desabilitação 15 está adaptado para impedir que o estágio de controle 5 comande um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2 durante o predeterminado intervalo de tempo TI, começando a partir do instante (por exemplo, o instante t1 da figura 5) no qual o pulso da corrente de acionamento IC é provido pela unidade de potência e controle 3 ao eletroímã 2.

[0142] Em outras palavras, o circuito de desabilitação 15 está adaptado para desabilitar o estágio de controle 5, impedindo-o de prover sinais de controle C para fornecer um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC ao eletroímã 2 durante o predeterminado intervalo de tempo TI, começando a partir do instante em que um pulso de lançamento anterior da corrente de acionamento IC é comandado.

[0143] De preferência, o circuito de desabilitação 15 compreende uma seção de temporização 151 que inclui meios de armazenamento de carga 150 (como por exemplo um ou mais capacitores) adaptados para serem carregados pelo estágio de controle 5, quando a unidade de potência e controle provê um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2.

[0144] De preferência, a seção de temporização 151 compreende um nó de entrada 1510, que está operacionalmente conectado ao estágio de controle 5 para receber um sinal de carregamento TS deste último, quando um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC é provido ao referido eletroímã 2.

[0145] Como um exemplo, o sinal de carregamento TS pode ser um sinal de tensão adequado, em nível lógico "alto".

[0146] De preferência, a seção de temporização 151 compreende um diodo de proteção 1511 e um divisor resistivo incluindo os resistores 1512 e 1513, que estão conectados eletricamente em série entre o nó de entrada 1510 e o terra.

[0147] Preferencialmente, a seção de temporização 151 compreende um ou mais capacitores 150 conectados eletricamente em paralelo com o resistor 1513. entre um nó de saída 1515 (entre os resistores 1512 e 1513) da seção de temporização 151 e o terra.

[0148] De preferência, o circuito de desabilitação 15 compreende uma seção de desabilitação 152, eletricamente conectada à seção de temporização 151 de modo a ser acionada por esta última.

[0149] De preferência, a seção de desabilitação 152 está adaptada para prover um sinal de desabilitação DS ao estágio de controle, para impedir que este último forneça sinais de controle C para prover um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC.

[0150] Como um exemplo, o sinal de desabilitação DS pode ser um sinal de tensão adequado ao nível lógico "baixo".

[0151] De preferência, a seção de desabilitação 152 compreende uma segunda chave 1520 eletricamente conectada entre o terra, o nó de saída 1515 da seção de temporização 151, e um nó de entrada 50 do estágio de controle 5.

[0152] Preferivelmente, a chave 1520 é um MOSFET tendo o terminal de porta eletricamente conectado ao nó 1515, o terminal de dreno conectado eletricamente ao nó 50, e o terminal de fonte eletricamente conectado ao terra.

[0153] No entanto, a chave 1520 também pode ser um IGBT, um BJT ou outro dispositivo equivalente.

[0154] A operação do circuito de desabilitação 15 é substancialmente a seguinte.

[0155] Quando um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC é fornecido ao referido eletroímã 2 (por exemplo, no instante t1 da figura 4), o estágio de controle 5 provê um sinal de carregamento TS no nó de entrada 1510 da seção de temporização 151.

[0156] O diodo de proteção 1511 comuta para o estado de condução (estado LIGADO), e uma tensão de acionamento VD está presente no nó 1515.

[0157] A tensão de acionamento VD está em um valor lógico "alto" para colocar a chave 1520 no estado de condução (estado LIGADO) e carregar progressivamente o capacitor 150.

[0158] À medida que a chave 1520 passa para estado LIGADO, a tensão no seu terminal conectado ao nó de entrada 50 cai para valores próximos da tensão do terra.

[0159] O estágio de controle 5 recebe assim um sinal de tensão de desabilitação DS no nó de entrada 50, sendo assim impedido de comandar um pulso de lançamento adicional da corrente de acionamento IC (apesar do comportamento da tensão de entrada VIN).

[0160] Depois de ter sido provido o pulso de lançamento da corrente de acionamento IC para o eletroímã 2 (por exemplo, no instante t1 + TL da figura 4), o estágio de controle 5 deixa de fornecer o sinal de carregamento TS.

[0161] O capacitor 150 é progressivamente descarregado à medida que uma corrente de descarga flui do capacitor 150 em direção ao terra, passando através do resistor 1513, considerando-se o fato de que o diodo de proteção 1511 comuta para o estado de interdição (estado DESLIGADO) e bloqueia a circulação de correntes para o estágio de controle 5.

[0162] A tensão de acionamento VD no nó 1515 é mantida ainda em um valor lógico "alto" durante um período de tempo adicional TA, cuja duração depende da constante de tempo que caracteriza o processo de descarga do capacitor 150.

[0163] Durante o período de tempo adicional TA, o comutador 1520 é mantido no estado de condução e o estágio de controle 5 continua a receber os sinais de desabilitação DS no nó de entrada 50.

[0164] No final do período de tempo adicional TA, o capacitor 150 é descarregado e a tensão de acionamento VD no nó 1515 cai para uma tensão próxima da tensão do terra.

[0165] Como resultado, a chave 1520 comuta para o estado de interdição e o estágio de controle 5 para de receber o sinal de desabilitação DS no nó de entrada 50.

[0166] O estágio de controle 5 é novamente habilitado para prover sinais de controle C para fornecer um pulso de lançamento adicional da corrente de acionamento IC, se o comportamento da tensão de entrada VIN determinar que isto ocorra.

[0167] A partir do que foi exposto, é evidente como o circuito de desabilitação 15 é capaz de impedir que o estágio de controle 5 comande um pulso de lançamento da corrente de acionamento IC durante o predeterminado intervalo de tempo TI ss TL + TA, começando no instante t1 em que um pulso de lançamento anterior da corrente de acionamento IC é comandado.

[0168] De preferência, o circuito de desabilitação 15 está operacionalmente conectado ao controlador 152 do circuito de controle 52, e está configurado para interagir com este último para receber o sinal de carregamento TS e prover o sinal de desabilitação DS.

[0169] De preferência, o controlador 152 está adaptado para fornecer sinais de configuração SS adequados ao controlador de PWM 151, em resposta ao sinal de desabilitação DS, de modo a que o controlador de PWM 151 seja impedido de comandar um pulso de lançamento adicional da corrente de acionamento IC.

[0170] De acordo com uma outra forma de realização alternativa da invenção, o atuador de bobina 1 compreende um terceiro terminal de entrada T3 conectado eletricamente à unidade de potência e controle 3.

[0171] O terminal de entrada T3 está adaptado para assumir diferentes condições de operação, correspondentes a diferentes condições de controle adotadas pela unidade de potência e controle 3 para controlar a operação do eletroímã 2.

[0172] Mais particularmente, o terminal de entrada T3 está adaptado para estar em uma primeira condição de operação ou em uma segunda posição de operação, que correspondem respectivamente a condições de controle normais ou a condições de controle prioritárias adotadas pela unidade de potência e controle 3 para controlar a operação do eletroímã 2.

[0173] As condições de operação do terminal de entrada T3 dependem basicamente do estado de conectividade elétrica deste último.

[0174] De preferência, quando ele está na primeira condição de operação A, o terminal de entrada T3 está flutuando eletricamente, de modo que nenhuma corrente flui através dele, enquanto que quando ele está na segunda condição de operação B, o terminal de entrada T3 está eletricamente conectado a um circuito elétrico como, por exemplo, ao terra, a um circuito conectado operacionalmente com o atuador da bobina, ou a um circuito compreendido no atuador da bobina, e similares.

[0175] De preferência, quando ele está na segunda condição de operação B, o terminal de entrada T3 fica acoplado eletricamente a um dos terminais de entrada T1, T2.

[0176] Preferivelmente, a transição reversível do terminal de entrada T3 entre as condições de operação A, B é controlada por um dispositivo de controle externo ao atuador de bobina 1.

[0177] Preferencialmente, o referido dispositivo de controle está operacionalmente acoplado ao terminal T3 de modo a que seja capaz acoplar ou desacoplar eletricamente o terminal T3, de uma maneira reversível, com, ou de, um dos terminais de entrada T1, T2. Como um exemplo, o referido dispositivo de controle pode ser constituído por uma chave operável por um relé, por um usuário, ou por qualquer dispositivo de acionamento.

[0178] A título de exemplo, o terminal de entrada T3 pode ser acoplado eletricamente com os terminais de entrada T2, quando ele está na segunda condição de operação B.

[0179] Contudo, é pretendido que, de acordo com as necessidades, o terminal de entrada T3 possa ser acoplado eletricamente com os terminais de entrada T1, quando ele está na segunda condição de operação B.

[0180] Em aplicações de CA (isto é, quando a tensão de entrada VIN é uma tensão de CA), o terminal de entrada T3 pode ser acoplado eletricamente com qualquer um dos terminais de entrada T1 ou T2, quando ele está na segunda condição de operação B.

[0181] Em aplicações de CC (isto é, quando a tensão de entrada VIN é uma tensão de CC), o terminal de entrada T3, quando está na segunda condição de operação B, fica preferivelmente acoplado com o terminal T1 ou T2 destinado a ser colocado a uma tensão positiva.

[0182] No entanto, em certas aplicações de CC, o terminal de entrada T3, quando está na segunda condição de operação B, pode ser acoplado com o terminal de entrada T1 ou T2 destinado a ser aterrado ou colocado a uma tensão negativa.

[0183] De acordo com esta forma de realização da invenção, a unidade de potência e controle 3 está adaptada para controlar o eletroímã 2, em particular a energização deste último por uma corrente de acionamento IC que flui através da bobina de acionamento 2A, de acordo com as mencionadas condições de controle normais ou condições de controle prioritárias, dependendo das condições de operação do terceiro terminal de entrada T3.

[0184] De preferência, a unidade de potência e controle 3 controla o eletroímã 2, de acordo com as mencionadas condições de controle normais, quando ela controla a energização do referido eletroímã dependendo da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2.

[0185] A unidade de potência e controle 3 está portanto adaptada para prover uma corrente de acionamento IC ajustável ao eletroímã 2, dependendo da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2, quando o terminal de entrada T3 está na primeira condição de operação.

[0186] Por outro lado, a unidade de potência e controle 3 controla o eletroímã 2, de acordo com as mencionadas condições de controle prioritárias, quando ela controla a energização do referido eletroímã independentemente da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2.

[0187] Por conseguinte, a unidade de potência e controle 3 está adaptada para operar independentemente da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2, quando o terminal de entrada T3 está na segunda condição de operação.

[0188] Preferencialmente, quando o terminal de entrada T3 está na referida segunda condição de operação, a unidade de potência e controle 3 não fornece nenhuma corrente de acionamento para o eletroímã 2, independentemente da tensão de entrada VIN aplicada nos terminais de entrada T1, T2.

[0189] Na prática, quando o terminal de entrada T3 está na segunda condição de operação, o eletroímã 2 é forçado a ficar ou permanecer desenergizado, e o êmbolo 8 é forçado a deslocar-se para a, ou permanecer na, posição não excitada, independentemente da tensão de entrada VIN.

[0190] A operação do atuador de bobina 1, quando o terminal de entrada T3 comuta reversivelmente entre as referidas primeira e segunda condições de operação, será agora brevemente descrita.

[0191] Quando o terminal de entrada T3 comuta da primeira condição de operação para a segunda condição de operação em um determinado instante, a unidade de potência e controle 3 para de controlar o eletroímã 2 de acordo com as condições de controle normais mencionadas, e começa a controlar o eletroímã 2 de acordo com as condições de controle prioritárias.

[0192] A unidade de potência e controle 3 implementa uma lógica de controle de UVR quando controla o eletroímã 2 de acordo com as condições de controle normais mencionadas. Dessa forma: - se a unidade de potência e controle 3 está fornecendo uma corrente de acionamento IC (por exemplo, em um nível de lançamento IL ou em um nível de retenção IH) para o eletroímã 2 no determinado instante mencionado, o eletroímã 2 é desenergizado e o êmbolo 8 é forçado a se mover da posição excitada para a posição não excitada (movimento de "liberação"), e permanece nesta última posição até que o terminal de entrada T3 esteja na segunda condição de operação; ou - se a unidade de potência e controle 3 não está fornecendo uma corrente de acionamento ao eletroímã 2 no determinado instante citado (por exemplo, porque a tensão de entrada VIN é inferior à segunda tensão de limiar VTH2), o eletroímã 2 é mantido desenergizado e o êmbolo 8 permanece na posição não excitada até que o terminal de entrada T3 esteja na segunda condição de operação.

[0193] Quando o terminal de entrada T3 comuta da segunda condição de operação para a primeira condição de operação em um determinado instante, a unidade de potência e controle 3 para de controlar o eletroímã 2 de acordo com as condições de controle prioritárias mencionadas e começa a controlar o eletroímã 2 de acordo com as citadas condições de controle normais.

[0194] A unidade de potência e controle 3 implementa uma lógica de controle de UVR quando controla o eletroímã 2 de acordo com as condições de controle normais mencionadas. Dessa maneira: - se a tensão de entrada VIN for superior à tensão de limiar VTH1 no determinado instante citado, o eletroímã 2 é energizado e o êmbolo 8 é forçado a se mover da posição não excitada para a posição excitada, e permanece nesta última posição até que a tensão VIN seja superior à tensão de limiar VTH2 (movimento de "lançamento e retenção"); ou - se a tensão de entrada VIN for inferior à tensão de limiar VTH1 no determinado instante mencionado, o eletroímã 2 é mantido desenergizado e o êmbolo 8 permanece na posição não excitada até que a tensão VIN seja inferior à tensão de limiar VTH1.

[0195] Mais uma vez, é evidente que o comportamento descrito da unidade de potência e controle 3 é semelhante nos casos em que as tensões de limiar VTH1, VTH2 são diferentes ou coincidem.

[0196] Graças à presença do terceiro terminal T3, o atuador de bobina 1 apresenta um melhor desempenho em relação aos dispositivos correspondentes do estado da técnica.

[0197] O estado de operação do atuador de bobina 1 pode ser controlado independentemente dos valores da tensão de entrada VIN aplicada, particularmente quando são necessários movimentos de "liberação" do êmbolo móvel.

[0198] O atuador de bobina 1 apresenta modos de operação diferentes, que podem ser facilmente selecionados através da comutação apropriada do terminal T3. Tal flexibilidade de operação torna o acionador de bobina 1 bastante adequado para integração em comutadores de BT ou de MT.

[0199] Foi demonstrado na prática como o atuador de bobina 1 de acordo com a presente invenção atinge completamente os objetivos pretendidos.

[0200] Devido ao melhor desempenho da unidade de potência e controle 3, os fenômenos de superaquecimento do eletroímã 2 são reduzidos notavelmente.

[0201] O atuador de bobina 1 apresenta um maior nível de confiabilidade em relação aos dispositivos convencionais do mesmo tipo.

[0202] O atuador de bobina possui uma estrutura muito compacta, que pode ser industrialmente fabricada com custos competitivos em relação aos dispositivos tradicionais do estado da técnica.

[0203] O atuador de bobina assim concebido, de acordo com a invenção, pode sofrer numerosas modificações e variações, todas abrangidas pelo escopo do conceito inventivo. Além disso, todas as partes componentes aqui descritas podem ser substituídas por outros elementos tecnicamente equivalentes. Na prática, os materiais e dimensões dos componentes do dispositivo podem ser de qualquer natureza, de acordo com as necessidades.

Claims (11)

1. Atuador de bobina (1) para aplicações em baixa e média tensão, compreendendo: - um eletroímã (2) associado operativamente a um êmbolo móvel (8), para acionar o referido êmbolo móvel; - uma unidade de potência e controle (3) eletricamente conectada ao referido eletroímã (2), para fornecer uma corrente de acionamento ajustável (IC) ao referido eletroímã; - primeiro e segundo terminais de entrada (T1, T2) conectados eletricamente à referida unidade de potência e controle, com uma tensão de entrada (VIN) sendo aplicada entre os referidos primeiro e segundo terminais de entrada durante a operação do referido acionador de bobina; em que a dita unidade de potência e controle (3) está adaptada para fornecer pulsos de lançamento da corrente de acionamento (IC) para o referido eletroímã (2), o qual possui um predeterminado nível de lançamento (IL) durante um predeterminado tempo de lançamento (TL), em resposta a transições da citada tensão de entrada (VIN) a partir de valores inferiores a uma primeira tensão de limiar (VTH1) até valores superiores à referida primeira tensão de limiar; caracterizado por a referida unidade de potência e controle ser configurada de modo a que, depois de ter fornecido um primeiro pulso de lançamento da corrente de acionamento (IC) para o referido eletroímã, em resposta a uma primeira transição da mencionada tensão de entrada (VIN) a partir de um valor inferior à referida primeira tensão de limiar (VTH1) até um valor superior à referida primeira tensão de limiar, a citada unidade de potência e controle aguarde pelo menos um predeterminado intervalo de tempo (TI) antes de fornecer pulsos de lançamento subsequentes da corrente de acionamento (IC) para o dito eletroímã.

2. Atuador de bobina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a referida unidade de potência e controle (3) estar adaptada para reduzir a dita corrente de acionamento (IC) para um predeterminado nível de retenção (IH) inferior ao citado nível de lançamento (IL), e adaptada para manter a referida corrente de acionamento no mencionado nível de retenção (IH) até que a citada tensão de entrada (VIN) seja superior a uma segunda tensão de limiar (VTH2), que é inferior ou igual à dita primeira tensão de limiar, depois de ter fornecido um pulso de acionamento da corrente de acionamento (IC), em resposta a uma transição da referida tensão de entrada (VIN) a partir de um valor inferior à citada primeira tensão de limiar (VTH1) até um valor superior à dita primeira tensão de limiar.

3. Atuador de bobina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida unidade de potência e controle (3) estar adaptada para interromper uma corrente de acionamento (IC) que flui para o referido eletroímã (2), em resposta a uma transição da mencionada tensão de entrada (VIN) a partir de um valor superior a uma segunda tensão de limiar (VTH2), que é inferior ou igual à dita primeira tensão de limiar (VTH1), até um valor inferior à citada segunda tensão de limiar.

4. Atuador de bobina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida unidade de potência e controle (3) compreender: um estágio de entrada (4) conectado eletricamente com os referidos primeiro e segundo terminais de entrada (T1, T2), em que o mencionado estágio de entrada está adaptado para receber a dita tensão de entrada (VIN) e fornecer uma tensão retificada (VR), obtida por retificação da citada tensão de entrada; um estágio de controle (5) operacionalmente conectado ao referido estágio de entrada (4), em que o citado estágio de controle está adaptado para receber a dita tensão retificada (VR) e prover sinais de controle (C) para controlar a operação do mencionado eletroímã (2); um estágio de acionamento (6) conectado operativamente ao referido estágio de controle (5) e ao mencionado eletroímã (2), em que o dito estágio de acionamento está adaptado para receber os referidos sinais de controle (C) do citado estágio de controle e ajustar uma corrente de acionamento (IC) para o referido eletroímã, em resposta aos citados sinais de controle.

5. Atuador de bobina, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a referida unidade de potência e controle compreender um estágio de desabilitação (15) adaptado para impedir que o dito estágio de controle comande um pulso de lançamento subsequente da corrente de acionamento (IC) para o referido eletroímã (2), durante o dito predeterminado intervalo de tempo (TI), começando no instante em que um pulso de lançamento da corrente de acionamento (IC) é fornecido pela citada unidade de potência e controle ao referido eletroímã.

6. Atuador de bobina, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o referido estágio de desabilitação (15) compreender: uma seção de temporização (151) incluindo meios de armazenamento de carga (150), adaptados para serem carregados pelo dito estágio de controle, quando a citada unidade de potência e controle fornece um pulso de lançamento da corrente de acionamento (IC) ao mencionado eletroímã (2); uma seção de desabilitação (152) adaptada para impedir que o referido estágio de controle comande um pulso de lançamento da corrente de acionamento (IC), com a referida seção de desabilitação sendo acionada pela citada seção de temporização.

7. Atuador de bobina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a citada unidade de potência e controle (3) compreender um terceiro terminal de entrada (T3) conectado eletricamente à referida unidade de potência e controle, com o dito terceiro terminal de entrada estando adaptado para ficar em uma primeira condição de operação, que corresponde a condições de controle normais para a operação do referido eletroímã, ou ficar em uma segunda condição de operação, que corresponde a condições de controle prioritárias para a operação do citado eletroímã, e com a referida unidade de potência e controle estando adaptada para controlar a operação do mencionado eletroímã de acordo com as referidas condições de controle normais ou com as referidas condições de controle prioritárias, dependendo da condição de operação do dito terceiro terminal de entrada.

8. Atuador de bobina, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a referida unidade de potência e controle (3) estar adaptada para controlar o dito eletroímã (2) dependendo da tensão de entrada (VIN) aplicada entre os mencionados primeiro e segundo terminais (T1, T2), quando o citado terceiro terminal de entrada (T3) está na referida primeira condição de operação.

9. Atuador de bobina, de acordo com uma das reivindicações 7 a 8, caracterizado por a dita unidade de potência e controle (3) estar adaptada para controlar o referido eletroímã (2) independentemente da tensão de entrada (VIN) aplicada entre os citados primeiro e segundo terminais de entrada (T1, T2), quando o mencionado terceiro terminal de entrada (T3) está na referida segunda condição de operação.

10. Atuador de bobina, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o referido eletroímã (2) compreender uma única bobina de acionamento (2A).

11. Aparelho de comutação ou comutador de baixa ou média tensão, caracterizado por compreender um acionador de bobina (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores.

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