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Title:
RAPID-ACTION ELECTRIC SWITCH AND METHOD FOR MOUNTING A RAPID-ACTION ELECTRIC SWITCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/204997
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention discloses a rapid-action electric switch (1), comprising a bistable subassembly (9), comprising a slide (5), springs (8) that act on an electrical contact bridge (6), in order to open or to close the electrical contacts (6b,6d,10a,10f), which form part of an electric circuit; which in an inactive position of an electromagnetic actuator (4) of a contactor, relay, circuit-breaker, or contactor/circuit-breaker or single-phase electric motor (17), inter alia, the electrical contacts (6b,6d,10a,10f) of the rapid-action electric switch (1) are in the closed position, and when it is in the active position, the moving electrical contacts move into the active position; said electromagnetic actuator (4) comprising windings (A,B,3a,3b), a movable core (2) and a stationary core (3) inter alia, where the slide (5) of the bistable subassembly (9) is fitted directly to the movable core (2) of the electromagnetic actuator (4) via the internal surface (5c) of the coupling engagement (5d); or associated with a single-phase electric motor (17), where the slide (5) of the bistable subassembly (9) may be engaged directly with the disc (11) that actuates the centrifugal device (13) of the single-phase electric motor (17) via the internal surface (5c) of the coupling engagement (5d).

Inventors:
DE MELO SILVA, Marcelo (AV. PREFEITO WALDEMAR GRUBBA, 3000- VILA LALAU, -900 JARAGUA DO SUL, 89256-900, BR)
DE BARROS ALBUQUERQUE, André (Av. Prefeito Waldemar Grubba, 3000- malote117, -900 Jaragua do Sul, 89256-900, BR)
LUIZ VETORE, Leonardo (AV. PREFEITO WALDEMAR GRUBBA, 3000- VILA LALAU, -900 JARAGUA DO SUL, 89256-900, BR)
Application Number:
BR2017/050107
Publication Date:
November 15, 2018
Filing Date:
May 08, 2017
Export Citation:
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Assignee:
WEG DRIVES & CONTROLS- AUTOMAÇÃO LTDA. (Av. Prefeito Waldemar Grubba nº3.300, 1 andar, -900 JARAGUA DO SUL, 89256-900, BR)
International Classes:
H01H5/06; H01H3/00; H01H11/00
Foreign References:
US2918544A1959-12-22
US5360954A1994-11-01
FR2440067A11980-05-23
CN102074390A2011-05-25
EP2800116A12014-11-05
CN105336517A2016-02-17
Attorney, Agent or Firm:
CRUZEIRO NEWMARC PATENTES E MARCAS LTDA (AV. PAULISTA, 1499 1ºANDAR-, -200 SAO PAULO, 01311-200, BR)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA" , a dita chave (1) elétrica de ação rápida, compreendendo um invólucro (10), tampa (12), subconjunto (9) biestável, compreendendo uma corrediça (5), um engate (5d) de acoplamento, molas (8) que atuam em uma ponte (6) de contatos elétricos, para abrir ou fechar contatos (6b, 6d) elétricos móveis em relação a contatos (10a, lOf) elétricos fixos, ligados a terminais (10b, lOg), entre outros componentes, caracterizada pelo fato da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável compreender uma primeira parte (5') e uma segunda parte (5") montadas entre si para que a ponte (6) de contatos elétricos seja aprisionada em um vão (5n) que permite um movimento de curso axial entre a posição aberta e fechada dos contatos ( 6b, 6d, 10a, 1 Of ) elétricos.

2. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato da primeira parte (5') da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável ser contruida como um esqueleto estrutural e uma segunda parte (5") ser construída como uma ponte de fechamento para formar a corrediça (5) .

3. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato da primeira parte (5') da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável compreender uma sede (5b) de encaixe e rebaixos (5f, 5g) e uma segunda parte (5") compreender engates (5h,5i) de encaixe.

4. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o subconjunto (9) biestável possuir contatos (6b, 6d) elétricos móveis, molas (8), montadas com pressão apoiadas nas sedes (5m) semi-esféricas da corrediça (5) por um lado, e nos dentes (6a) da ponte (6) de contatos elétricos por outro.

5. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o vão (5n) entre a primeira parte (5') e a segunda parte (5") da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável permite o posicionamento do engate (5d) de acoplamento, independente axialmente da ponte (6) de contatos elétricos .

6. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 1 associada a um atuador (4) eletromagnético, compreendendo enrolamentos (A, B, 3a, 3b), um núcleo (2) móvel e um núcleo (3) fixo entre outros, caracterizada pelo fato da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável ser engastada diretamente ao núcleo (2) móvel do atuador (4) eletromagnético através da superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento.

7. "CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 1 associada a um motor (17) elétrico monofásico, compreendendo enrolamentos (16a, 16b), rotor (15) de gaiola, disco (11) acionador, dispositivo (13) centrífugo, capacitor (D), entre outros, caracterizada pelo fato da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável ser engastada diretamente ao disco (11) acionador do conjunto (13) centrífugo do motor (17) elétrico monofásico através da superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento.

8. "PROCESSO DE CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado em que, entre um invólucro (10) e a tampa (12), o encaixe (12d) é associado aos encaixes (12b) para encaixar a tampa (12 ) na abertura (lOe) e a (s) aberturas (10m) do alojamento (10)

9. "PROCESSO DE CHAVE ELÉTRICA DE AÇÃO RÁPIDA" , a dita chave (1) elétrica de ação rápida, caracterizada pelo fato de conter as seguintes etapas de montagem em sequência:

- Montando a ponte (6) de contatos elétricos à segunda parte 5" da corrediça (5), através de molas (8) .

- Montando a segunda parte 5" da corrediça (5) compreendendo as molas (8) e a ponte (6) de contatos elétricos à primeira parte 5', permitindo um vão (5n) entre a primeira parte (5') e a segunda parte (5") do subconjunto (9) biestável deslizante de contatos (6b) elétricos móveis, onde ponte (6) de contatos elétricos, molas (8) de compressão, a primeira parte (5') e a segunda parte (5") se mantém estáveis durante o manuseio de montagem da chave (1) elétrica de ação rápida.

- Introduzindo o subconjunto (9) biestável deslizante de contatos (6b, 6d) elétricos móveis no interior do invólucro (10), onde uma aba (lOd) vai receber através de uma abertura (lOe) a haste (5a) da corrediça (5), ao mesmo tempo que o rebaixo (5e) de deslizamento para guia de deslizamento é pré- posicionado para deslizar no trilho (lOi), da chave (1) elétrica de ação rápida.

- Introduzindo a tampa (12) para fechar o invólucro (10), através de pinos (12a), que se encaixam nas aberturas (lOp) do invólucro (10) e ao mesmo tempo a sede de assentamento (12c) se travando na abertura (10e) do invólucro através do engate (12d) e mancalizando a haste (5a) da corrediça (5) e que a tampa (12) compreende associada a ela, engates (12b) para travamento na abertura (10m) simultaneamente.

Description:
CHAVE ELETRICA DE AÇÃO RÁPIDA E PROCESSO DE MONTAGEM DE CHAVE ELETRICA DE AÇÃO

RÁPIDA

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente patente de invenção se refere à uma chave elétrica de ação rápida, compreendendo um subconjunto biestável, uma corrediça e molas associadas que atuam em uma ponte de contatos elétricos, para abrir ou fechar os contatos elétricos móveis em relação aos contatos elétricos fixos e um engate de acoplamento, entre outros componentes, onde a corrediça do subconjunto biestável compreende uma primeira parte e uma segunda parte, existindo um vão entre a primeira parte e a segunda parte que permite o posicionamento de um engate de acoplamento, independente axialmente da ponte de contatos elétricos, contendo um processo sequencial facilitador de manuseio, a dita chave elétrica de ação rápida a ser utilizada em um circuito elétrico em associação a um aparelho elétrico de baixa tensão, como um atuador de contator, relê, disjuntor, contator-dis juntor ou motor elétrico monofásico, entre outros.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] As chaves elétricas de ação rápida são dispositivos comumente utilizados para a interrupção de circuitos elétricos, sendo dimensionadas para suportar a passagem permanente de corrente elétrica, onde o deslocamento de um elemento acionador é lento e a resposta dos contatos elétricos para abertura e fechamento deve ser rápida, onde é comum a utilização de um mecanismo biestável que, em determinado instante muda de posição, com a finalidade de evitar danos resultantes de arco elétrico a estes contatos elétricos. Um conceito bem conhecido utiliza uma corrediça central e duas molas, contendo principalmente uma ponte de contatos elétricos, montada transversalmente à estas molas. Diversas construções foram ensinadas no estado da técnica, porém a fácil manipulação dos componentes internos durante a montagem, a redução de componentes e um projeto mais simples do que os sistemas atuais se tornam desejáveis. Também é desejável que o mesmo seja de fácil acoplamento para diversas aplicações e dispositivos, tais como contatores, relês, motores e outros, de forma rápida e padronizada, ou com pequenos ajustes no dimensionamento .

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[003] Algumas soluções contendo corrediças e duas molas já foram apresentadas no estado da técnica, como a patente US2, 918,544, que possuía uma chave de contatos elétricos de pressão de ação rápida, compreendendo atuador e mola espirais, entre outros.

[004] A patente EP0221801B1 apresentou uma chave acionada remotamente, compreendendo uma bobina e meios externos de controle para permitir a passagem de corrente na bobina e um mecanismo biestável acionado com histerese através de um furo oblongo no atuador para abrir um contato normalmente fechado.

[005] Outra solução é apresentada na patente EP1212772B1, onde um sistema de contato biestável controla uma bobina "dupla", e onde uma retenção na posição aberta dos contatos elétricos é feita por imãs e o contato móvel, para isto, possui uma parte ferromagnética para aderir no dito imã, quando o sistema está na posição aberta, e para fechar os contatos elétricos, e onde um deslocamento é feito, vencendo a força do ímã, auxiliado por uma mola, para manter a pressão nos contatos elétricos fechados. [006] A patente US3,769,474A consiste num interruptor de ação rápida, tendo um atuador móvel, que recebe uma força de operação e inicialmente tem um movimento neutro, em conexão com uma barra de alternância sobre o qual atua uma mola de alternância, para impedir o seu movimento. Uma mola abaulada interposta entre a barra de alternância e o atuador é carregado em cima do movimento neutro de avanço do atuador. Após isso, o avanço do atuador opera contra a força da mola de alternância para avançar a barra de alternância para um ponto em que a força de impedimento da mola de alternância seja menor do que a força da mola abaulada, e então ocorre o disparo da mola de alternância, resultando num avanço incremental rápido da barra de alternância, que inverte a direção da força da mola de alternância, liberando o elemento de contato para fora da conexão de um conjunto de contatos, passando a se conectar a um segundo conjunto de contatos.

[007] A patente US2,918,544 relata avanços em chaves de ação rápida, que mostra uma melhoria de um interruptor de pressão contendo dois circuitos, tendo pares de contatos elétricos, e uma lâmina de contatos móveis posicionados entre eles, que é normalmente impulsionada pela placa do atuador a um par de contatos fixo de um lado e pelo toque com um outro par de contatos fixos opostos por outro, onde um par de molas de compressão em oposição atuam entre a placa do atuador e a lâmina de contatos móveis, propiciando uma montagem flutuante da lâmina de contatos em relação à dita placa do atuador. As molas de compressão operativamente envolvem a placa do atuador e a lâmina de contatos através da articulação das molas, que consistem em lâminas de bordas e guias de mola apoiadas nela. As lâminas de borda e guias das molas têm suporte de comprimento suficiente para resistir a rotação relativa entre elas, e onde uma limpeza entre os contatos fixos e móveis é proposta, através do movimento relativo entre os contatos.

[008] Finalmente, a patente EP1473749B1 apresentou um dispositivo de controle para um interruptor, por exemplo um contator, tendo uma corrediça para operar contatos elétricos auxiliares, fornecendo a função de histerese, de tal forma um segundo estado do contato é obtido no final do curso, sob a ação de uma bobina, proporcionando uma função de histerese de modo que os estados aberto e fechado do contato, obtido no final do curso trazem o sistema de âncora em posições de repouso e de trabalho, respectivamente .

OBJETIVOS DA INVENÇÃO

[009] Existem como exemplo, vários meios desenvolvidos utilizados para auxiliar o controle de dispositivos de chaveamento, porém a busca constante pela melhoria motivou a evolução em alguns problemas não resolvidos no estado da técnica.

[0010] Um objetivo da invenção é fornecer um dispositivo interruptor com menor número de componentes que o estado da técnica.

[0011] Outro objetivo da invenção é compactar axialmente o funcionamento do conjunto da chave elétrica de ação rápida.

[0012] Um outro objetivo da invenção é permitir a preparação para facilitar o processo de montagem da chave elétrica de ação rápida.

[0013] A invenção objetiva a integração direta com o núcleo móvel de um comutador eletromagnético, tal como um contator, relê, disjuntor, contator-dis juntor, motor elétrico monofásico, por exemplo .

[0014] Outro objetivo da invenção é fornecer um fechamento de engates para a chave elétrica de ação rápida.

[0015] Outro objetivo da invenção é fornecer um conjunto atendendo aos requisitos acima seja compacto e simplificado.

[0016] Um outro objetivo da invenção é fornecer uma chave elétrica de ação rápida, para redução do consumo de energia em regime de um circuito elétrico comutável.

[0017] No passado foram obtidas chaves para o controle de dispositivos de chaveamento similares, porém todos com mais componentes e mais complexos, comparados à invenção aqui revelada.

[0018] Quando comparado ao estado da técnica, apresenta solução alternativa em aplicações de dispositivos de chaveamento tais como contatores, contendo enrolamentos duplos ou enrolamentos simples auxiliados por resistores, ou na partida de motores monofásicos com bobina auxiliar e capacitor de partida.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019] A Figura 1 apresenta um diagrama de circuito elétrico simplificado, contendo um sistema de controle de alimentação, compreendendo enrolamentos ligados em série e uma chave elétrica de ação rápida, ligada eletricamente em paralelo à um dos enrolamentos, de acordo com a invenção.

[0020] A Figura 2 apresenta um diagrama de circuito elétrico simplificado, contendo um sistema de controle de alimentação, compreendendo enrolamentos ligados em paralelo e uma chave elétrica de ação rápida, ligada eletricamente em série a um dos enrolamentos, de acordo com a invenção.

[0021] A Figura 2a apresenta um diagrama de circuito elétrico simplificado, contendo um sistema de controle de alimentação, compreendendo enrolamentos ligados em paralelo, onde um capacitor e uma chave elétrica de ação rápida são ligados eletricamente em série com um dos enrolamentos, de acordo com a invenção .

[0022] A Figura 3 apresenta um diagrama de circuito elétrico simplificado, contendo um sistema de controle de alimentação de um enrolamento e resistores ligados eletricamente em série, compreendendo uma chave elétrica de ação rápida ligada eletricamente em paralelo com o dito resistor, de acordo com a invenção .

[0023] A Figura 4 é uma representação esquemática de um gráfico de operação do movimento completo dos componentes da chave elétrica de ação rápida, objeto da invenção, desde o estado inicial, em movimento para o estado final, e seu retorno para o estado inicial, onde é demonstrada a relação de força-curso da mesma.

[0024] A Figura 5 é uma vista explodida em perspectiva dos componentes de um subconjunto deslizante.

[0025] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um subconjunto deslizante montado.

[0026] A Figura 7 é uma vista explodida em perspectiva superior de um subconjunto deslizante montado e na etapa de introdução no invólucro da chave elétrica de ação rápida. [0027] A Figura 8 é uma vista explodida em perspectiva inferior de um subconjunto deslizante montado e na etapa de introdução no invólucro da chave elétrica de ação rápida.

[0028] A Figura 9 é uma vista explodida em perspectiva superior de um subconjunto deslizante montado no invólucro e na etapa de introdução da tampa da chave elétrica de ação rápida.

[0029] A Figura 10 é uma vista explodida em perspectiva inferior de um subconjunto deslizante montado no invólucro e em fase de introdução da tampa da chave elétrica de ação rápida.

[0030] A Figura 11 é uma representação em perspectiva de uma incorporação preferida da chave elétrica de ação rápida, normalmente fechada, objeto da invenção, em um estado fechado dos contatos elétricos.

[0031] A Figura 12 é uma representação em perspectiva de uma incorporação preferida da chave elétrica de ação rápida, normalmente fechada, objeto da invenção, em um estado aberto dos contatos elétricos.

[0032] A Figura 13 representa os componentes da chave elétrica de ação rápida normalmente fechada, em vista superior sem tampa, com os contatos elétricos fechados.

[0033] A Figura 14 representa os componentes da chave elétrica de ação rápida normalmente fechada, em vista superior sem tampa, em estado intermediário de movimento dos contatos elétricos.

[0034] A Figura 15 representa os componentes da chave elétrica de ação rápida normalmente fechada em vista superior sem tampa, com os contatos elétricos abertos. [0035] A Figura 16 representa os componentes da chave elétrica de ação rápida normalmente fechada em vista superior sem tampa, com os contatos elétricos abertos e no final do curso.

[0036] A Figura 17 é uma representação em corte lateral de uma incorporação preferida, da chave elétrica de ação rápida, normalmente fechada, objeto da invenção, em um estado fechado dos contatos elétricos (não representados), acoplada ao núcleo de um contator em estado inativo.

[0037] A Figura 18 é uma representação em corte lateral de uma incorporação preferida, da chave elétrica de ação rápida, normalmente fechada, objeto da invenção, em um estado aberto dos contatos elétricos (não representados), acoplada ao núcleo de um contator em estado ativo.

[0038] A Figura 19 apresenta em corte lateral uma segunda incorporação preferida da chave elétrica de ação rápida associada a um motor elétrico monofásico em repouso, e posição fechada dos contatos elétricos.

[0039] A Figura 20 apresenta em corte lateral uma segunda incorporação preferida da chave elétrica de ação rápida associada a um motor elétrico monofásico em rotação nominal do rotor sob a ação da força centrífuga e posição aberta dos contatos elétricos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0040] Na Figura 1 é apresentado um diagrama de circuito elétrico, contendo um circuito de controle de alimentação com uma entrada de corrente, com terminal de alimentação (Tl), compreendendo enrolamento (A) principal e enrolamento (B) secundário, ligados eletricamente em série, uma chave (C) elétrica de chaveamento representando uma chave (1) elétrica de ação rápida, ligada eletricamente em paralelo ao enrolamento (B) , e uma saída de corrente através do terminal de alimentação (T2), a chave (1) elétrica de ação rápida, melhor observada nas Figuras 5 em diante, de acordo com a invenção.

[0041] Na Figura 2 é apresentado um diagrama de circuito elétrico, contendo um circuito de controle de alimentação com uma entrada de corrente com terminal de alimentação (Tl), compreendendo enrolamento (A) principal e enrolamento (B) secundário, ligados em paralelo, uma chave (C) elétrica de chaveamento, ligada eletricamente em série com o enrolamento (A) , representando uma chave (1) elétrica de ação rápida, ligada eletricamente em série com o enrolamento (A) , e uma saída de corrente através do terminal de alimentação (T2), a chave (1) elétrica de ação rápida, melhor observada nas Figuras 5 em diante, de acordo com a invenção.

[0042] Na Figura 2a é apresentado um diagrama de circuito elétrico de um circuito de controle de alimentação, compreendendo uma entrada de corrente com terminal de alimentação (Tl), enrolamento (A) principal e enrolamento (B) secundário, ligados em paralelo, contemplando um capacitor (D) e a chave (C) elétrica de chaveamento, ligados em paralelo com um dos enrolamentos (A, D), a chave (C) representando uma chave (1) elétrica de ação rápida, e uma saída de corrente através do terminal de alimentação (T2), a chave

(1) elétrica de ação rápida, melhor observada nas Figuras 5 em diante, de acordo com a invenção.

[0043] Na Figura 3 é apresentado um diagrama de circuito elétrico, contendo um circuito de controle de alimentação com uma entrada de corrente com terminal de alimentação (Tl), compreendendo enrolamento (A) principal, um resistor (BI), ligados em série, ou mais de um resistor (BI) ligados entre si em série, uma chave (C) elétrica de chaveamento, representando uma chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, ligada eletricamente em paralelo ao resistor (BI), e uma saída de corrente através do terminal de alimentação (T2), a chave (1) elétrica de ação rápida, melhor observada nas Figuras 5 em diante de acordo com a invenção.

[0044] A Figura 4 é uma representação esquemática de um gráfico de operação do movimento completo dos componentes da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, utilizada em associação a um dispositivo de chaveamento elétrico de baixa tensão, tal como um contator, relê, disjuntor, ou contator-dis juntor ou motor monofásico, por exemplo, onde desde o estado inicial da chave, em movimento para o estado final, e seu posterior retorno para o estado inicial, é demonstrada a relação proporcional de força-curso da mesma. O ponto (0) do gráfico representa o momento inicial de operação da chave (1) elétrica de ação rápida "normalmente fechada", contendo uma curva (CF1) em "linha cheia", de trajetória de deslocamento de abertura dos contatos elétricos, contemplando uma primeira parte com força variável onde os contatos elétricos permanecem fechados, um ponto (PI) de disparo, onde ocorre a abertura dos contatos elétricos, onde a força muda de positiva para negativa, uma segunda parte com força variável onde os contatos elétricos passam a estar abertos (CAI) em um uma curva (SI) de sobrecurso da corrediça, terminando no ponto (P2) inicial de força nula onde se inicia uma região de curso livre (CL) no momento final de operação representados na linha do curso total (CT) . O movimento de retorno dos componentes da chave (1) elétrica de ação rápida é representado através de linhas tracejadas, e o deslocamento entre as linhas representa algum atrito e também possíveis diferenças geométricas do ponto central de deslocamento das molas em relação à carcaça, contemplando uma curva (CA2) de trajetória de deslocamento de fechamento dos contatos elétricos com uma terceira parte de força variável, um disparo reverso (P3) onde a força muda de negativa para positiva novamente e os contatos elétricos voltam a se fechar, os componentes retornando à posição inicial a partir do ponto (PI) em uma quarta parte com força variável (CF2) resultante da força residual das molas, a dita chave (1) elétrica de ação rápida, melhor observada em detalhes construtivos a partir da Figura 5.

[0045] De acordo com as Figuras de 5 a 16, são demonstradas em detalhes a construção da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, que foi concebida com a finalidade de atingir os objetivos já citados, onde nas Figuras de 5 a 10, o processo de montagem dos componentes internos é demonstrado e nas Figuras de 11 a 12 a chave (1) elétrica de ação rápida é mostrada montada, em perspectiva. Nas Figuras de 13 a 16 são detalhadas as fases de operação, partindo de uma fase com contatos elétricos fechados, passando por fase intermediária, aberta e aberta no final do curso da corrediça. Nas Figuras 17 e 18 a chave (1) elétrica de ção rápida é montada em uma primeira incorporação preferencial ligada a um atuador (4) eletromagnético de contator e finalmente nas Figuras 19 a 20, a chave (1) elétrica de ação rápida é montada em uma segunda incorporação preferencial ligada a um motor (17) elétrico monofásico.

[0046] A Figura 5 é uma vista explodida em perspectiva dos componentes de um subconjunto (9) biestável deslizante, compreendendo uma corrediça (5), compreendendo uma primeira parte (5') e uma segunda parte (5"), uma ponte (6) de contatos elétricos compreendendo contatos (6b, 6d) elétricos móveis, dentes (6a) de posicionamento, face (s) (6c) lateral (is) além de molas (8) de compressão; a primeira parte (5') da corrediça (5), construída como um esqueleto estrutural, compreendendo uma haste (5a) como guia, uma superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento, um rebaixo (5e) de deslizamento, uma sede (5b) de encaixe e rebaixos (5f, 5g) utilizados para o travamento de uma segunda parte (5") , contruída como uma ponte de fechamento, compreendendo engates (5h,5i) de encaixe aos rebaixos (5f, 5g) da primeira parte (5'), ombros (5j, 5k) de estabilidade e sedes (5m) semi-esféricas para as molas (8), que formam a corrediça (5) .

[0047] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de um subconjunto (9) biestável deslizante montado, compreendendo a corrediça (5) e a ponte (6) de contatos elétricos vistos na figura 5, montados com o auxilio das molas (8), onde é possível observar que existe um vão (5n) entre a primeira parte (5') e a segunda parte

(5") da corrediça (5), para a acomodação da (s) face (s) (6c) lateral (is) da ponte (6) de contatos elétricos e o ombro (5j) de estabilidade da corrediça (5) determina o fim de curso da ponte (6) de contatos elétricos em sua posição recuada ou de curso livre, também visualizada na Figura 16. [0048] A Figura 7 é uma vista explodida em perspectiva superior de um subconjunto (9) biestável deslizante montado, na etapa de introdução dentro do invólucro (10), compreendendo o dito invólucro (10), previamente montados, os contatos (10a, lOf) elétricos fixos, ligados a terminais (10b, lOg) de ligação, duas abas (10c) e dois engates (10k) de fixação, além de uma aba (lOd), melhor observados nas Figuras 8,10 e 11, integrantes da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0049] A Figura 8 é uma vista explodida em perspectiva inferior, de um subconjunto (9) biestável deslizante montado, na etapa de introdução no interior do invólucro (10), compreendendo o subconjunto (9) biestável a haste (5a), rebaixo (5e) de deslizamento também visto na Figura 5, pescoço (5q) e uma face (5p), para desempenhar a função de guias de deslizamento do subconjunto (9) biestável deslizante no trilho (lOi) do invólucro (10), a haste (5a) a ser montada através de uma abertura (lOe) e de uma abertura (lOf) para a introdução do engate (5d) de acoplamento, integrantes da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0050] A figura 9 é uma vista explodida em perspectiva superior de um subconjunto (9) biestável deslizante, montado no interior do invólucro (10), e uma tampa (12), na etapa de introdução, onde a haste (5a) é vista já introduzida na abertura (lOe) do invólucro (10), e sendo providos no dito invólucro (10), aberturas (lOp) para fixação e posicionamento da tampa (12), a ser realizado através de pinos (12a) de fixação, melhor observados na Figura 10, que formam a montagem final da chave (1) elétrica de ação rápida . [0051] A Figura 10 é uma vista explodida em perspectiva inferior, de um subconjunto (9) biestável deslizante, montado no invólucro (10), similarmente à Figura 9, compreendendo em detalhes os engates (10k), pinos (10 j) de fixação e posicionamento, trilho (lOi), abertura (lOf) e aberturas (10m) de fixação do invólucro (10), engate (5d) de acoplamento, rebaixo (5e) de deslizamento da corrediça (5) no trilho (lOi) do invólucro (10), na etapa de introdução da tampa (12), compreendendo os pinos (12a) de fixação da tampa (12) nas aberturas (lOp) do invólucro (10), vistos anteriormente na Figura 9, a sede de assentamento (12c) da haste (5a) da corrediça (5) e o engate (12d), que é associado aos engates (12b) para o travamento da tampa (12) na abertura (lOe) e na (s) aberturas (10m) do invólucro (10) respectivamente, que formam a montagem final da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0052] A Figura 11 é uma representação em perspectiva da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, em um estado fechado dos contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos (vistos nas Figuras 5 e 7), onde uma superfície (5c) interna e uma haste (5a) guia da corrediça (5) são apresentados em posição avançada, e onde para sua fixação a um aparelho elétrico, são utilizados pinos (10 j) de fixação e engates (10k) de fixação.

[0053] A Figura 12 é uma representação em perspectiva da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, em um estado aberto dos contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos (vistos nas Figuras 5 e 7), onde uma superfífie (5c) interna e uma haste (5a) guia da corrediça (5) (vista nas figuras 5 e 6) são apresentados em posição recuada e onde para sua fixação a um aparelho elétrico, são utilizados pinos (10 j) de fixação e engates (10k) de fixação.

[0054] A Figura 13 representa os componentes da chave (1) elétrica de ação rápida, em uma vista superior sem a tampa (12) vista nas Figuras 9 e 10, onde a corrediça (5) é apresentada em um estado avançado e a ponte (6) de contatos elétricos (6b, 6d) móveis se encontra fechada em relação aos contatos (10a, lOf) elétricos fixos, montados com pressão através das molas (8), montadas apoiadas nas sedes (5m) semi-esféricas da corrediça (5) por um lado, e nos dentes (6a) da ponte (6) de contatos elétricos de ligação por outro.

[0055] A Figura 14 representa os componentes da chave (1) elétrica de ação rápida, em vista superior sem a tampa (12) vista nas Figuras 9 e 10, em estado intermediário de movimento dos contatos ( 6b, 6d, 10a, 1 Of ) elétricos, onde a corrediça (5) é apresentada em um estado de movimentação em direção à ponte (6) de contatos elétricos, e a dita ponte (6) de contatos elétricos (6b, 6d) móveis se encontra fechada em relação aos contatos (10a, lOf) elétricos fixos, mantidos com alguma pressão através das molas (8) apoiadas nas sedes (5m) semi-esféricas da corrediça (5) por um lado, e nos dentes (6a) da ponte (6) de contatos elétricos por outro, se aproximando do ponto de inflexão de disparo (visto no diagrama da Figura 4) e abertura dos contatos (6b, 6d) elétricos móveis em relação aos contatos (10a, lOf) elétricos fixos, da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0056] A Figura 15 representa os componentes da chave (1) elétrica de ação rápida, em vista superior sem a tampa (12) vista nas Figuras 9 e 10, onde a corrediça (5) é apresentada em um estado recuado e a ponte (6) de contatos elétricos (6b, 6d) móveis se encontra aberta em relação aos contatos (10a, lOf) elétricos fixos, mantidos com alguma pressão contra a parede (lOr) do invólucro (10), através das molas (8) apoiadas nas sedes (5m) semi-esféricas da corrediça (5) por um lado, e nos dentes (6a) da ponte (6) de contatos elétricos por outro.

[0057] A Figura 16 representa os componentes da chave (1) elétrica de ação rápida, em vista superior sem a tampa (12) vista nas Figuras 9 e 10, no final do curso, onde a corrediça (5) é apresentada em um estado recuado e a ponte (6) de contatos elétricos (6b, 6d) móveis se encontra aberta em relação aos contatos (10a, lOf) elétricos fixos, mantidos com pequena ou nenhuma pressão das molas (8), apoiadas nas sedes (5m) semi-esféricas da corrediça (5) por um lado, e nos dentes (6a) da ponte (6) de contatos elétricos por outro, tendo este estado de posicionamento o propósito de campo livre (visto no diagrama da Figura 4), para tolerância de construção e operação do dispositivo, às diversas aplicações. Nesta condição, a ponte (6) de contatos elétricos (6b, 6d) é apoiada no ombro (5j) de estabilidade da corrediça, não permitindo a transmissão de força para a superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento, vista nas Figuras 5,6,8 e Figuras 10 a 12.

[0058] A Figura 17 é uma representação em corte lateral de uma primeira incorporação preferida da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, em um estado fechado dos contatos

(6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos (como vistos na Figura 13), acoplada por engates (10k) e pinos (lOj) vistos nas Figuras 10 a 12, à receptáculos (não representados) ao núcleo (3) fixo de um atuador (4) eletromagnético de contator em estado inativo, contemplando um núcleo (2) móvel e um núcleo (3) fixo, compreendendo principalmente um enrolamento (3a) , um enrolamento (3b) e um imã (3c) permanente, relacionados à operação da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0059] A Figura 18 é uma representação em corte lateral de uma primeira incorporação preferida da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, em um estado aberto dos contatos (6b, 6d) elétricos móveis em relação aos contatos (10a, lOf) fixos (como vistos na Figura 15 e 16), acoplada por engates (10k) e pinos (10 j) vistos nas Figuras 10 a 12, à receptáculos (não representados) ao núcleo fixo (3) de um atuador (4) eletromagnético de contator em estado ativo, contemplando um núcleo (2) móvel e um núcleo (3) fixo, compreendendo principalmente um enrolamento (3a), um enrolamento (3b) e um imã (3c) permanente, relacionados à operação da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0060] A Figura 19 apresenta em corte lateral uma segunda incorporação preferida da chave (1) elétrica de ação rápida, associada a um motor (17) elétrico monofásico, compreendendo principalmente enrolamento principal (16b) e capacitor (D) (não representado), enrolamento auxiliar (16a), um disco (11) acionador, conectado a um dispositivo (13) centrífugo, molas (13a), suportes

(13b), rotor (15) de gaiola, tampa (14) de mancai de rolamento e a dita chave (1) elétrica de ação rápida, acoplada ao disco (11) acionador dos contatos (6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos vistos nas Figuras 1 a 3, 5, 7 e 13 a 16, compreendendo entre os outros componentes mostrados anteriormente, uma superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento para o disco (11) acionador, onde o motor (17) elétrico monofásico é mostrado em posição inativa e o dispositivo (13) centrífugo, e os suportes (13b), juntamente com as molas (13a) e a chave (1) elétrica de ação rápida, estando em repouso e posição fechada dos contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos (como vistos na Figura 13 ) .

[0061] A Figura 20 apresenta em corte lateral uma segunda incorporação preferida da chave (1) elétrica de ação rápida associada a um motor (17) elétrico monofásico, compreendendo principalmente enrolamento principal (16b), enrolamento auxiliar (16a) e capacitor (D) (não representado), um disco (11) acionador, conectado a um dispositivo (13) centrífugo, molas (13a), suportes (13b), rotor (15) de gaiola, tampa (14) de mancai de rolamento e a dita chave (1) elétrica de ação rápida, acoplada ao disco (11) acionador dos contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos, vistos nas Figuras 1 a 3, 5 e 7, e 13 a 16, compreendendo entre os outros componentes mostrados anteriormente, uma superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento para o disco (11) acionador, onde o motor (17) elétrico monofásico é mostrado em posição ativa, em rotação nominal do rotor (15) de gaiola e o dispositivo (13) centrífugo, os suportes (13b), juntamente com as molas (13a) e a chave (1) elétrica de ação rápida que estão sob a ação da força centrífuga e posição aberta dos contatos (6b, 6d) elétricos móveis em relação aos contatos (10a, lOf) fixos, como vistos nas Figuras 15 e 16) .

FUNCIONAMENTO DA INVENÇÃO

[0062] A chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, ora detalhada, atende os objetivos almejados da invenção de fornecer um dispositivo interruptor com menor número de componentes, compactando as dimensões axiais, simplificando a sua fixação, facilitando o processo de montagem e promovendo a integração direta com um relê, disjuntor, contator-dis juntor, motor elétrico monofásico, por exemplo e ainda fornecendo um fechamento de engates para a chave (1) elétrica de ação rápida, quando comparada às existentes no estado da técnica, citadas na sequência, de acordo com pelo menos duas incorporações concretizadas.

[0063] Numa primeira etapa do processo de preparação e montagem da chave (1) de ação rápida, objeto da invenção, montando a ponte (6) de contatos elétricos à segunda parte (5") da corrediça (5) .

[0064] Numa segunda etapa do processo de montagem da chave

(1) elétrica de ação rápida, montando a segunda parte (5") da corrediça (5) incorporando as molas (8) de compressão e a ponte (6) de contatos elétricos à primeira parte (5'), onde o ombro (5j) de estabilidade também serve de fim de curso à ponte (6) de contatos elétricos para a introdução das molas (8), permitindo um vão (5n) entre a primeira parte (5') e a segunda parte (5") do subconjunto (9) biestável deslizante de contatos (6b, 6d) elétricos móveis, onde ponte (6) de contatos elétricos, molas (8) de compressão, a primeira parte (5') e a segunda parte (5") montadas entre si se mantém estáveis durante o manuseio de montagem da chave (1) elétrica de ação rápida, devido à ponte (6) de contatos elétricos se acomodar, aprisionado no dito vão (5n) que permite um movimento de curso axial, entre a posição aberta e fechada dos contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) elétricos, após a fixação dos engates (5h,5i) de encaixe da segunda parte (5") nos rebaixos (5f,5g) utilizados para o travamento em relação à primeira parte (5') da corrediça (5).

[0065] Numa terceira etapa do processo de montagem da chave (1) elétrica de ação rápida, introduzindo o subconjunto (9) biestável deslizante de contatos (6b, 6d) elétricos móveis é introduzido no interior do invólucro (10), compreendendo os contatos (10a, lOf) elétricos fixos ligados a terminais (10b, lOg) de ligação pré-montados, duas abas (10c) e dois engates (10k) de fixação, e onde uma aba (lOd) vai receber através de uma abertura (lOe) a haste (5a) da corrediça (5), ao mesmo tempo que o rebaixo (5e) de deslizamento para guia é pré-posicionado para deslizar no trilho (lOi), da chave (1) elétrica de ação rápida, no estado avançado, visto na Figura 11, ou no estado recuado de operação, visto na Figura 12.

[0066] Numa quarta etapa do processo de montagem da chave

(1) elétrica de ação rápida, introduzindo a tampa (12) para fechar o invólucro (10), através de pinos (12a), que se encaixam nas aberturas (lOp) do invólucro (10), e ao mesmo tempo a sede de assentamento (12c) se travando nas aberturas (lOe) do invólucro, através do engate (12d) e mancalizando a haste (5a) da corrediça (5), e que a tampa (12) compreende associada a ela, engates (12b) para travamento na abertura (10m) do invólucro (10), simultaneamente .

[0067] Esta sequência de etapas de processos de montagem é vantajosa, visto que a estabilidade do subconjunto (9) biestável deslizante de contatos (6b, 6d) elétricos móveis pré-montado é introduzido no invólucro (10) de forma simples, reduzindo tempos de montagem, e em seguida o fechamento por engates (12b, 12d) da tampa (12), de uma só vez mancaliza o deslocamento da haste (5a) da corrediça (5) através do assentamento (12c) na haste (5a), juntamente com o trilho (lOi) do invólucro (10) e o rebaixo (5e) de deslizamento da corrediça (5), permitindo somente o movimento axial da corrediça entre a posição aberta ou fechada dos contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) e garantindo um conjunto robusto e de baixo tempo de montagem.

[0068] Em uma primeira incorporação preferencial concretizada, a chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, é acoplada ao núcleo (2) móvel do eletroimã do atuador (4) eletromagnético de um contator, vista nas Figuras 17 e 18, através de uma superfície (5c) interna do engate (5d) de acoplamento ao núcleo (2) móvel, fixo através de engates (10k) e pinos (lOj) de fixação (vistos nas Figuras 10 a 12), e receptáculos (não representados), onde, na partida, os contatos ( 6b, 6d, 10a, lOf ) da chave (1) elétrica de ação rápida em um estado fechado, permitem a passagem do maior fluxo de corrente possível no circuito elétrico, para o rápido ligamento do atuador (4) eletromagnético do contator, que tem a necessidade de maior potência inicial e, após o acionamento, com a finalidade de economia de energia e melhor dimensionamento do campo magnético, o fluxo de corrente deve ser reduzido, e para isto se propôs três técnicas conhecidas, para a ligação elétrica da chave (1) elétrica de ação rápida, de acordo com a invenção, a primeira técnica, como visto na Figura 10, onde na partida, o enrolamento (A) principal e o enrolamento (B) secundário, podem ser ligados eletricamente em série, em conjunto com a chave (1) elétrica de ação rápida em um estado fechado na partida, permitindo o fluxo de corrente elétrica circular apenas no enrolamento (A), e após a partida, a chave (1) elétrica de ação rápida se abrindo e obrigando o fluxo de corrente do circuito elétrico a passar pelo enrolamento (B) , de maior resistência; a segunda técnica como visto na Figura 2, onde na partida, o enrolamento (A) principal e o enrolamento (B) secundário, podem ser ligados eletricamente em paralelo em conjunto com a chave (1) elétrica de ação rápida, em um estado fechado na partida, permitindo uma parcela do fluxo de corrente circular no enrolamento (B) e uma parcela no enrolamento (A), e após a partida, a chave (1) elétrica de ação rápida se abrindo e obrigando o fluxo de corrente do circuito a passar pelo enrolamento (B) , de maior resistência; ou a terceira técnica como visto na Figura 3, onde na partida, um ou mais resistor (es) (BI) ligados em série entre si e também em série com o enrolamento (A) principal e a chave (1) elétrica de ação rápida, em um estado fechado em paralelo ao resistor (BI) e em série com o enrolamento principal (A) , permitindo que o fluxo de corrente do circuito passe pelo enrolamento (A) e pela chave (1) elétrica de ação rápida na partida, e após a partida, a chave (1) elétrica de ação rápida, abrindo seus contatos (6b,6d) móveis e obrigando o fluxo de corrente no circuito a passar pelo resistor (BI), reduzindo assim o fluxo de corrente, por possuir maior resistência elétrica do que na partida.

[0069] Em uma segunda incorporação preferencial concretizada, a chave (1) elétrica de ação rápida é acoplada a um motor (17) elétrico monofásico, tal como visto no diagrama representativo do circuito elétrico da figura 2a, onde para sua partida, se utiliza de um enrolamento auxiliar (16a) e capacitor (es) (D) (não representado (s)), somado (s) a um enrolamento (16b) principal e um dispositivo (13) centrífugo, para o desligamento deste enrolamento auxiliar (16a) e capacitor (es) (D) (não representado (s)) após a partida, tal como apresentado por exemplo na patente PI0404228-0, e outras relacionadas ao estado da técnica. Para isto é utilizado o auxílio de um disco (11) acionador, conectado ao dispositivo (13) centrífugo e ao rotor (15) de gaiola, o dispositivo (13) centrífugo, compreendendo um par de molas (13a) e um par de suportes (13b) centrífugos, que mantém as molas (13a) e os suportes (13b) unidos, presos ao eixo de giro (não representado) do rotor (15) de gaiola, onde os suportes (13b), através da força centrífuga se deslocam radialmente e a força das molas (13a) são vencidas, ocasionando o deslocamento do disco (11) acionador axialmente, em direção ao rotor (15) de gaiola, quando atingida a rotação nominal do rotor (15) de gaiola do motor (17) elétrico monofásico, e junto com o dito disco (11) acionador, desloca o engate (5d) de acoplamento, através de sua superfície (5c) interna de acoplamento da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção, acoplada a este disco (11) acionador e à tampa (14) de mancai de rolamento do motor (17) elétrico monofásico, comandando o desligamento do enrolamento auxiliar (16a) e capacitor (es) (D) (não representado (s)), através da abertura dos contatos (6b, 6d) elétricos móveis do subconjunto (9) biestável, entre outros, como já explicado anteriormente, com a finalidade de economia de energia e melhor dimensionamento do campo magnético do dito motor (17) elétrico monofásico. Após o desligamento do referido motor (17) elétrico monofásico, as forças das molas (13a) diminuem em consequência da redução da rotação e da força centrífuga menor decorrente do dispositivo (13) centrífugo e os contatos (6b, 6d) elétricos fixos e os contatos (10a, lOf) elétricos móveis se fecham novamente, com o retorno axial à posição original do disco (11) acionador, mais distante do rotor (15) de gaiola, tal como visto na Figura 19, ficando o motor (17) elétrico monofásico pronto para a próxima partida de imediato.

[0070] Comparado ao estado da técnica, devido à sua construção bipartida, o subconjunto (9) biestável permite a compactação axial vantajosa da chave (1) elétrica de ação rápida, objeto da invenção e o acoplamento direto em pelo menos duas incorporações preferenciais, tanto diretamente ao núcleo (3) fixo do atuador (4) eletromagnético de um contator, quanto diretamente ao disco (11) acionador do dispositivo (13) centrífugo e ao rotor (15) de gaiola de um motor (17) elétrico monofásico, através dos engates (10k) e pinos (lOj) (vistos nas Figuras 10 a 12), que são dimensionados para se adaptar à receptáculos (não representados da tampa (14) de mancai de rolamento do dito motor (17) elétrico monofásico, mantendo o mesmo princípio construtivo dos componentes internos da chave (1) elétrica de ação rápida.

[0071] O conceito da corrediça (5) do subconjunto (9) biestável permite a concretização preferida de um vão (5n) entre a primeira parte (5') e a segunda parte (5") da corrediça (5), para a acomodação da (s) face (s) (6c) lateral (is) da ponte (6) de contatos elétricos, permitindo que o engate (5d) de acoplamento da primeira parte (5') da corrediça (5) fique transposto axialmente em relação ao posicionamento da ponte (6) de contatos elétricos, entre sua posição recuada ou avançada, e assim a concepção permite a redução no comprimento axial da chave (1) elétrica de ação rápida, visto que o posicionamento efetivo do dito engate (5d) de acoplamento independe axialmente da ponte (6) de contatos elétricos e pode ser variavelmente mais próximo ou mais distante da haste (5a) , de acordo com o dimensionamento desejado, permitindo liberdade na aplicação a diversos dispositivos.

[0072] A flexibilidade construtiva é demonstrada nestas duas incorporações preferidas, uma tendo um núcleo (3) fixo de atuador (4) eletromagnético de contator associado, e outra tendo um disco (11) acionador de dispositivo (13) centrífugo de motor (17) elétrico monofásico, demonstrando o valor inventivo apresentado na adaptação simples aos dois conceitos contrutivos.

[0073] Também é demonstrada boa robustez no sistema construtivo devido à margem dimensional relacionada ao campo livre do curso da corrediça (5), que evita erros de construção e sensibilidade na abertura dos contatos.

[0074] A invenção fornece uma chave (1) elétrica de ação rápida, para redução do consumo de energia em regime de um circuito elétrico comutável, onde em conjunto com os conceitos já mencionados, possui uma relação proporcional de força-curso, representado na Figura 4, contendo uma curva (CF1) em "linha cheia", de trajetória de deslocamento de abertura dos contatos

( 10a, lOf, 6d, 6b) elétricos contemplando uma primeira parte (CF1) com força variável onde os contatos (10a, lOf, 6d, 6b) elétricos permanecem fechados, um ponto (PI) de disparo, onde ocorre a abertura dos contatos (6d, 6b) elétricos móveis, onde a força muda de positiva para negativa, uma segunda parte com força variável onde os contatos (6d,6b) elétricos móveis passam a estar abertos (CAI) em uma curva (SI) de sobrecurso da corrediça, terminando no ponto (P2) inicial de força nula onde se inicia uma região de curso livre (CL) no momento final de operação representados na linha do curso total (CT), que permite a garantia de estabilidade de operação na abertura e fechamento dos contatos ( 10a, lOf, 6d, 6b) elétricos.

[0075] Obviamente deve ser entendido que outras modificações e variações feitas a esta invenção são consideradas dentro do âmbito da presente invenção.