Ficha 02 · Y-Δ, temporização, sensores

Princípio físico:

Um motor trifásico de 400V/Δ tem 3 bobinas projectadas para receber 400V cada quando ligado em triângulo.

• Em triângulo (operação normal): cada bobina recebe 400V → corrente nominal.
• Em estrela: as 3 bobinas formam Y; cada uma recebe V_simples = 400/√3 ≈ 230V → tensão por bobina reduzida para 58%.

Consequência: - Corrente por bobina reduz na proporção V (1/√3). - Mas a corrente de linha em Y é igual à corrente nas bobinas (não há divisão). - Em triângulo a corrente de linha = √3 × corrente nas bobinas.

Resultado: corrente de arranque em Y é aproximadamente 1/3 da corrente de arranque em Δ.

• Arranque directo: I_pico ≈ 5-7× I_nominal.
• Arranque Y-Δ: I_pico ≈ 2-3× I_nominal.

Trade-off: binário motor também reduz para 1/3 → motor só arranca cargas leves em Y. Para cargas pesadas, soft-start ou VFD são melhores.

3 contactores: - KM1 — principal (sempre fecha contactos principais durante operação). - KM_Y — contactos que ligam os terminais X-Y-Z do motor em ponto comum (criando configuração estrela). - KM_D — contactos que ligam X-Y-Z dos 3 pares (criando configuração triângulo).

Temporizador KT — controla momento da transição Y → D (típico 3-10 segundos).

Sequência:

1. Premir start: KM1 + KM_Y activam simultaneamente.
2. Motor recebe alimentação trifásica em configuração estrela.
3. Corrente de arranque baixa (~2-3× nominal).

4. Binário arranque reduzido para 1/3 do nominal.

5. Acelerar: motor sobe a velocidade durante T segundos. KT conta.

6. T expira: KT acciona transição:

7. KM_Y desactiva (abre contactos estrela).
8. Pequeno intervalo de transição (50-200 ms) — motor em "roda livre" momentâneo.

9. KM_D activa (fecha contactos triângulo).

10. Operação normal: motor em triângulo com tensão nominal por bobina, potência nominal.

11. Parar: KM1 desactiva, KM_D desactiva.

Inter-bloqueios: KM_Y.NC em série com KM_D.A1 e vice-versa — impossível ambos fecharem simultaneamente (curto-circuito entre fases).

1. Motores < 7,5 kW — pico não é problema, arranque directo suficiente.
2. Cargas pesadas no arranque — binário reduzido em Y (33%) não consegue arrancar a carga; máquina não funciona.
3. Quando se precisa de controlo fino de velocidade — Y-Δ só tem 2 estados; VFD (variador de frequência) é a resposta para controlo total.
4. Cargas com paragens/arranques frequentes — soft-start electrónico é mais suave e desgasta menos.
5. Motores cuja chapa não permite Y-Δ (alguns motores só vêm preparados para uma ligação fixa).

Hoje em dia: Y-Δ está em declínio porque VFD custa pouco e dá controlo total.

a) On-delay — conta 5s após energização (= arranque do motor), depois comuta o estado.

b) Off-delay — energiza imediatamente quando há movimento (luz acende), mantém 3 min após cessar movimento, depois desliga.

c) Off-delay — energiza com o motor; mantém ventilador X tempo após desligar o motor.

d) Cyclic — alterna on/off ciclicamente enquanto alarme activo (1s on, 1s off para 1Hz).

Start ── KM1 (carregar) + KT1 ──── 30s ────┐
                                              ↓
                                    KT1.NO fecha
                                              │
                          KM1 desactiva       │
                          KM2 (processar) + KT2 ── 30s ──┐
                                                            ↓
                                                KT2.NO fecha
                                                            │
                                            KM2 desactiva   │
                                            KM3 (descarregar) + KT3 ── 30s ──┐
                                                                                ↓
                                                                    KT3.NO fecha
                                                                                │
                                                              KM3 desactiva
                                                              Fim da sequência

Cada KT (on-delay) inicia ao activar o seu contactor; ao expirar 30s, comuta para o seguinte.

Inter-bloqueios garantem que só um contactor está activo de cada vez.

Reset: contacto auxiliar do último desactiva-se → tudo volta a estado inicial → próximo start começa do passo 1.

Em PLC: trivial com 1 timer programado. Em electromecânico puro com 3 temporizadores é viável mas cablagem extensa.

a) Indutivo (1-30 mm para metais; tipicamente o "olho" da automação industrial). Para 10 cm precisa de variante de longo alcance.

b) Capacitivo — detecta líquidos sem contacto.

c) Fim-de-curso (limit switch) mecânico — contacto físico fiável; ou magnético com íman.

d) Ultrassom (1 cm-10 m precisão alguns mm) ou fotoeléctrico difuso com refletor.

e) Capacitivo — detecta qualquer material. Indutivo só detecta metais.

PNP (sourcing): - Quando sensor activo, "fornece" +24V à saída. - Comum em PLCs europeus. - Carga (PLC input) deve ter um terminal a 0V; quando sensor activa, +24V chega → input lê high.

Sensor──┬── saída ── PLC input ── (interno PLC) ── 0V
        │
       +24V (alimentação)
       0V

NPN (sinking): - Quando sensor activo, "puxa" a saída para 0V. - Comum em PLCs asiáticos (Mitsubishi, Omron). - Carga deve ter um terminal a +24V; quando sensor activa, puxa para 0V → input lê alteração.

Sensor──┬── saída ── PLC input ── (interno) ── +24V
        │
       +24V
       0V

Compatibilidade: PLC tem que ser configurado para o tipo certo (PNP ou NPN) — alguns modernos suportam ambos seleccionáveis.

Em manutenção: verificar datasheet do PLC antes de comprar sensor.

       ┌────┐
       │ 1  │  Espera
       │    │  (acção: nenhuma; LED verde "READY")
       └─┬──┘
         │  T1: peça detectada (B_peca = 1)
         │
       ┌─v──┐
       │ 2  │  Prensar
       │    │  (acção: KY_prensa = 1)
       └─┬──┘
         │  T2: B_prensa_baixo = 1
         │
       ┌─v──┐
       │ 3  │  Furar
       │    │  (acção: KM_furo + KY_descer = 1)
       └─┬──┘
         │  T3: B_furo_fim = 1
         │
       ┌─v──┐
       │ 4  │  Voltar furo
       │    │  (acção: KY_subir = 1; KM_furo desactiva)
       └─┬──┘
         │  T4: B_furo_topo = 1
         │
       ┌─v──┐
       │ 5  │  Libertar
       │    │  (acção: KY_prensa = 0; KY_libertar = 1 alguns segundos)
       └─┬──┘
         │  T5: B_peca = 0 (peça removida)
         │
         └────────────► volta ao 1

Componentes mecânicos/sensores: - B_peca: sensor que detecta presença de peça. - KY_prensa: electroválvula do cilindro pneumático. - B_prensa_baixo: fim-de-curso quando prensa em baixo. - KM_furo: contactor do motor de furação. - KY_descer / KY_subir: electroválvulas do cilindro de furação. - B_furo_fim / B_furo_topo: fins-de-curso vertical. - KY_libertar: electroválvula libertadora (sopro de ar).

Implementação: tipicamente em PLC com 5 estados em ladder ou função sequencial (SFC). Em electromecânico puro, precisaria de ~10-15 relés + temporizadores.

1. Visualização de sequência — vê-se ordem clara das operações; multifilar mostra ligações mas não o "fluxo".

2. Comunicação com não-electricistas (engenheiros, gestores) — GRAFCET é entendível mesmo sem conhecer símbolos eléctricos.

3. Especificação independente da implementação — mesmo GRAFCET pode ser implementado em relés, PLC, microcontrolador, etc.

4. Debug — durante operação, sabe-se em que estado está; localizar problemas é mais rápido.

5. Documentação — actualizar GRAFCET é mais simples que refazer multifilar quando há mudanças.

6. Norma IEC 60848 — universal e reconhecida.

7. Programação directa em PLCs (linguagem SFC — Sequential Function Chart é GRAFCET adaptado).

GRAFCET complementa (não substitui) o multifilar — usam-se em conjunto: GRAFCET para a lógica, multifilar para a cablagem física.