221981915-Tecnicas-de-controle-PARTE02-pdf

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CONFEDERAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA – CNI
Robson Braga de Andrade
Presidente
DIRETORIA DE EDuCAÇÃO E TECNOLOgIA
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
Diretor de Educação e Tecnologia
SENAI-DN – SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAgEM INDuSTRIAL
Conselho Nacional
Robson Braga de Andrade
Presidente
SENAI – DEPARTAMENTO NACIONAL
Rafael Esmeraldo Lucchesi Ramacciotti
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Diretor de Operações
SENAI
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Aprendizagem Industrial 
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SENAI Departamento Nacional
Unidade de Educação Profissional e Tecnológica – UNIEP
SENAI Departamento Regional do Rio Grande do Sul
Unidade Estratégica de Desenvolvimento Educacional – UEDE/Núcleo de Educação a 
Distância – NEAD
Lista de ilustrações
Figura 1 - Classificação dos motores por tipo ........................................................................................................16
Figura 2 - Partes de um motor elétrico de indução trifásico ............................................................................17
Figura 3 - Motor: vista explodida ................................................................................................................................18
Figura 4 - Rotor bobinado assíncrono ......................................................................................................................20
Figura 5 - Motor de corrente contínua .....................................................................................................................21
Figura 6 - Funcionamento de um motor DC ..........................................................................................................22
Figura 7 - Motor de passo .............................................................................................................................................23
Figura 8 - Motor unipolar) .............................................................................................................................................25
Figura 9 - Motor bipolar .................................................................................................................................................25
Figura 10 - Funcionamento de um motor de passo ............................................................................................26
Figura 11 - Circuito driver para controle de motor de passo ...........................................................................27
Figura 12 - Driver para motor de passo ....................................................................................................................27
Figura 13 - Driver industrial ..........................................................................................................................................28
Figura 14 - Controlador 3 eixos para motor de passo .........................................................................................28
Figura 15 - Controle de fases de um motor trifásico utilizando um soft-starter .......................................32
Figura 16 - Diagrama em blocos de um soft-starter ............................................................................................32
Figura 17 - Comparativo da corrente entre partidas direta, estrela-triângulo e soft-starter ................33
Figura 18 - Ligação direta com o soft-starter .........................................................................................................34
Figura 19 - Ligação com contator by-pass ..............................................................................................................34
Figura 20 - Diagrama de comando do soft-starter ..............................................................................................35
Figura 21 - Inversor de frequência .............................................................................................................................36
Figura 22 - Estrutura básica de um inversor de frequência ..............................................................................37
Figura 23 - Modulação por PWM ................................................................................................................................38
Figura 24 - Diversos tipos de inversores conforme seu fabricante. ...............................................................40
Figura 25 - a) principais diferenças entre os Inversores Escalares e Vetoriais. - b) diferença entre 
torque e RPM - c) diferença entre resposta dinâmica ..........................................................................................44
Figura 26 - Módulo de potência .................................................................................................................................45
Figura 27 - Corrente elétrica de entrada ..................................................................................................................45
Figura 28 - Corrente no barramento DC ..................................................................................................................46
Figura 29 - Corrente no barramento DC após capacitor ....................................................................................46
Figura 30 - Onda senoidal .............................................................................................................................................46
Figura 31 - Modulação PWM ........................................................................................................................................47
Figura 32 - Chaveamento dos IGBTs ..........................................................................................................................48
Figura 33 - Corrente elétrica no sentido A-B nos IGBTs de um inversor monofásico ..............................48
Figura 34 - Corrente elétrica no sentido B-A nos IGBTs de um inversor monofásico ..............................48
Figura 35 - Tensão de saída de um inversor monofásico ...................................................................................49
Figura 36 - Corrente elétrica no sentido B-A nos IGBTs de um inversor monofásico ..............................49
Figura 37 - Modulo de controle de um inversor de frequência .......................................................................50
Figura 38 - Módulos do inversor .................................................................................................................................51
Figura 39 - Interface do inversor .................................................................................................................................52
Figura 40 - Mesa rotativa ...............................................................................................................................................53
Figura 41 - Arquitetura de automação para controle de uma mesa rotatória com inversor ................53
Figura 42 - Controlador ..................................................................................................................................................54Figura 43 - Set point ........................................................................................................................................................55
Figura 44 - Arquitetura de automação para controle de uma mesa rotatória com servodriver .........55
Figura 45 - Comparativo entre inversor e servodriver ........................................................................................56
Figura 46 - Gráfico do parâmetro 5 do inversor – tempo de partida ............................................................57
Figura 47 - Gráfico do parâmetro 5 do inversor – tempo de parada .............................................................58
Figura 48 - Função pulso de partida .........................................................................................................................59
Figura 49 - Sobrecorrente imediata na saída .........................................................................................................59
Figura 50 - Subcorrente imediata ...............................................................................................................................60
Figura 51 - Conjunto de Servoacionamento ..........................................................................................................63
Figura 52 - Comunicação de dados ...........................................................................................................................67
Figura 53 - Servomotor ..................................................................................................................................................68
Figura 54 - Partes de um servomotor .......................................................................................................................69
Figura 55 - Encoder .........................................................................................................................................................70
Figura 56 - Máquina que utiliza um encoder incremental ................................................................................70
Figura 57 - Encoder .........................................................................................................................................................71
Figura 58 - Resolver .........................................................................................................................................................72
Figura 59 - Tacogerador .................................................................................................................................................73
Figura 60 - Exemplos de aplicações de servoacionamentos ............................................................................76
Quadro 1 - Métodos de partidas x motores .............................................................................................................32
Quadro 2 - WEG, 2012. .....................................................................................................................................................32
1 Introdução ......................................................................................................................................................................13
2 Motores Elétricos ..........................................................................................................................................................15
2.1 Motores Assíncronos .................................................................................................................................16
2.1.1 Estrutura .......................................................................................................................................16
2.1.2 Funcionamento do motor .....................................................................................................18
2.1.3 Exemplos de aplicações ..........................................................................................................19
2.2 MOTORES SÍNCRONOS ..............................................................................................................................19
2.2.1 Estrutura .......................................................................................................................................19
2.2.2 Funcionamento do motor .....................................................................................................20
2.3 Motores de Corrente Contínua (DC) ....................................................................................................21
2.3.1 Estrutura .......................................................................................................................................21
2.3.2 Funcionamento do motor .....................................................................................................21
2.4 Motores de Passo ........................................................................................................................................23
2.4.1 Motores unipolares ..................................................................................................................24
2.4.2 Motores bipolares .....................................................................................................................25
2.4.3 Funcionamento .........................................................................................................................25
2.4.4 Drivers para motores de passo.............................................................................................26
3 Soft-Starters e Inversores ...........................................................................................................................................31
3.1 Chave Eletrônica (Soft-Starter) ...............................................................................................................31
3.1.1 Princípio de funcionamento .................................................................................................32
3.1.2 Formas de ligação do soft-starter .......................................................................................33
3.2 Inversor de Frequência .............................................................................................................................35
3.2.1 Principio de funcionamento ................................................................................................37
3.2.2 Funções dos inversores ...........................................................................................................38
3.2.3 Escolha do inversor .................................................................................................................39
3.2.4 Controle do Inversor de Frequência ...................................................................................40
3.2.5 Módulos do Inversor ................................................................................................................44
3.2.6 Controle de posicionamento dos inversores .................................................................52
3.3 Parametrização de Drivers ......................................................................................................................57
4 Servoacionamentos .....................................................................................................................................................63
4.1 Funcionamento do Servo ........................................................................................................................64
4.2 Servodrivers ..................................................................................................................................................65
4.3 Servomotores ...............................................................................................................................................684.3.1 Encoders .......................................................................................................................................70
4.3.2 Resolvers ......................................................................................................................................72
Sumário
4.3.3 Tacogerador ................................................................................................................................73
4.4 Instalação dos Servos ................................................................................................................................74
Referências ...........................................................................................................................................................................79
Anexo .....................................................................................................................................................................................82
O Curso de Capacitação dos Docentes para o Curso Técnico de Automação tem o objetivo de 
atualizar tecnologicamente os profissionais do SENAI nas capacidades mais relevantes e importantes 
do Desenho Curricular Nacional do Curso Técnico de Nível Médio em Automação Profissional. Este 
Curso é formado por três Unidades Curriculares: Instrumentação e Controle, Sistemas Lógicos 
Programáveis e Técnicas de Controle. 
O conteúdo deste livro refere-se à Unidade Curricular Técnicas de Controle e está dividido em 
três capítulos: Motores Elétricos, Soft-Starters e Inversores e Servoacinamento.
No primeiro capítulo são abordados os diversos tipos de motores elétricos, passando 
rapidamente pela estrutura, características, funcionamento e aplicações industriais. Em relação ao 
motor de passo, veremos motores unipolares e bipolares e seus drivers.
No segundo capítulo são apresentados os equipamentos do Soft-Starter e dos Inversores de 
Frequência, detalhando seu princípio de funcionamento, as características, funções, formas de 
ligação, parametrização de drivers e aplicações industriais. Também são estudados em Inversores 
de Frequência o controle por inversor escalar e vetorial, módulos de potência e controle e o controle 
de posicionamento.
No capítulo final são estudados os Servoacionamentos, detalhando servo, servo drivers, servo 
motores e suas aplicações, além da instalação dos servos nos processos industriais.
Introdução
1
3
Soft-Starters e Inversores
Neste capitulo abordaremos o funcionamento e as características das chaves eletrônicas 
(soft-starters) e dos inversores e veremos os principais parâmetros de configuração drivers. 
Também, a aplicação desses dispositivos em circuitos elétricos e as vantagens e desvantagens 
em comparação com as ligações de motores elétricos.
3.1 Chave eLetrônICa (Soft-Starter)
O avanço da eletrônica permitiu a criação da chave de partida a estado sólido, que 
consiste em um conjunto de pares de tiristores (SCR) (ou combinações de tiristores/
díodos), um em cada borne de potência do motor. O ângulo de disparo de cada par de 
tiristores é controlado eletronicamente para aplicar uma tensão variável aos terminais do 
motor durante a aceleração e a desaceleração.
No final do período de partida ou parada, ajustável tipicamente entre 2 e 30 segundos, 
a tensão atinge seu valor pleno após uma aceleração e desaceleração suave ou uma rampa 
ascendente e descendente, em vez de ser submetida a incrementos ou saltos repentinos. 
Com isso, conseguimos manter a corrente de partida (na linha) próxima da nominal e 
com suave variação.
Além da vantagem do controle da tensão (corrente) durante a partida, a chave 
eletrônica apresenta, também, a vantagem de não possuir partes móveis ou que gerem 
arco, como nas chaves mecânicas. Esse é um dos pontos fortes das chaves eletrônicas, 
pois sua vida útil é mais longa.
De acordo com o funcionamento de um tiristor, para que haja aceleração, ocorre um 
crescimento da tensão de pico de uma tensão alternada, até chegar ao valor total da 
tensão de pico. Já na desaceleração, ocorre a diminuição do valor de pico da tensão 
alternada até chegar a zero. A figura 15 mostra os gráficos de variação de tensão em cada 
fase, controlando as fases de um motor trifásico. 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL32
M
3
R
R
S
S
T
T Rotação nominal
t
t
t
Figura 15 - Controle de fases de um motor trifásico utilizando um soft-starter
Fonte: DREHER, 2009.
O Quadro 1 mostra uma comparação entre os sistemas de partidas de forma 
indireta de acordo com o tipo de motor.
ExEcução 
dos Enrola-
mEntos
tEnsão 
dE 
sErviço
Partida com 
chavE EstrEla-
triângulo
Partida com 
chavE Em 
sériE-ParalEla
Partida 
com soft-
startEr
220/380V 220V SIM SIM NÃO SIM
380V NÃO SIM NÃO SIM
220/440V 
230/460V
220V / 230V NÃO SIM SIM SIM
440V / 460V NÃO SIM NÃO SIM
380/660V 380V SIM SIM NÃO SIM
220/ 380/ 
440V
220V SIM SIM SIM SIM
380V NÃO SIM SIM SIM
440V SIM SIM NÃO SIM
Quadro 1 - Métodos de partidas x motores
Quadro 2 - WEG, 2012.
3.1.1 PrincíPio de funcionamento
O funcionamento do soft-starter está baseado na utilização de uma ligação de 
tiristores em ponte, comandada por uma placa eletrônica, para o ajuste da tensão 
de saída. A figura 16 mostra o esquema de um soft-starter.
u
v
w
M
3-
+
-
+
-
Ca
rt
ão
 e
le
tr
ôn
ic
o
 d
e 
co
nt
ro
le
 C
CS
1.
00
Entrada
digitais
Entrada
analógica
Saída a relé
RL1 RL2 RL3
Saída
analógica
PF
Rede
 3~
S
T
R
TC
TC
Figura 16 - Diagrama em blocos de um soft-starter
Fonte: FRANCHI, 2010.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 33
O soft-starter controla a tensão da rede por meio do circuito de potência pelos 
tiristores, que varia o ângulo de disparo, variando a tensão eficaz do motor elétrico.
O principal objetivo do funcionamento do soft-starter é reduzir a tensão de 
partida de um motor elétrico. Como o torque é proporcional a essa tensão, o 
motor parte com torque reduzido. A figura 17 mostra um gráfico comparativo da 
corrente de partida direta, estrela-triângulo e soft-starter em relação ao tempo.
CORRENTE
PARTIDA DIRETA
SOFT
STARTER
TEMPO
PARTIDA ESTRELA/TRIÂNGULO
Figura 17 - Comparativo da corrente entre partidas direta, estrela-triângulo e soft-starter
Fonte: DREHER, 2009.
As principais funções do soft-starter são:
•	 controle	do	tempo	de	aceleração	e	desaceleração	do	motor;
•	 limitação	de	corrente;
•	 conjugado	de	partida;
•	 frenagem	por	corrente	contínua;
•	 proteção	do	acionamento	por	sobrecarga;
•	 proteção	do	motor	contra	aquecimento;	e
•	 detecção	de	desequilíbrio	ou	falta	de	fase	do	motor.
3.1.2 formas de ligação do soft-starter
Existem duas formas de ligação do soft-starter:
a) Ligação direta: o soft-starter é ligado diretamente. Dependendo do tipo, 
pode ser ligado diretamente ou com auxílio de contatores, fusíveis e relés de 
sobrecorrente. A figura 18 mostra esse tipo de ligação.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL34
Chave estática
M
R
K1
F1
Contator da rede
Relé de sobrecarga
Figura 18 - Ligação direta com o soft-starter
Fonte: FRANCHI, 2010.
b) Ligação com contator em paralelo (contator by-pass): é feita para reduzir as 
perdas no soft-starter quando o motor está em regime normal de trabalho. Esta 
ligação é vista na figura 19.
Chave estática
M
R
Contator da rede
Relé de sobrecarga
F1
K1
F2
Fusíveis NH
Co
nd
ut
or
 e
m
pa
ra
le
lo
Figura 19 - Ligação com contator by-pass
Fonte: FRANCHI, 2010.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 35
diagrama de ligação de um soft-starter
O soft-starter possui um determinado número de entradas e saídas digitais e 
analógicas. As saídas podem ser parametrizadas para comando, controle esinalização. 
As tensões de operação podem ser de 24Vcc, 110Vca e 220Vca, dependendo do 
fabricante. A figura 20 mostra o diagrama de comandos do soft-starter. 
S1
A
B
C
N
PE
S4 15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Interligação
necessária
Partida conduída
Falha
Contato para freio
AC 380 - 415v
AC 200 - 240v
AC 100 - 120v
N/L DCL + 24v
DCL + 24v
Ligar
Desligar
Resetar
U <
M
Figura 20 - Diagrama de comando do soft-starter
Fonte: FRANCHI, 2010.
3.2 InverSor de frequênCIa
Inversor de frequência é o equipamento eletroeletrônico capaz de converter 
a tensão alternada de entrada com frequências constantes em tensão contínua, 
modulando a tensão e depois gerando em sua saída uma tensão novamente 
alterada. Porém, a tensão possui sua frequência controlada e variável, que 
permite controlar a velocidade e o torque de motores de indução trifásicos. Estas 
duas características provem os sistemas em que estão inseridas de uma infinita 
gama de possibilidades, sendo aplicadas em máquinas, equipamento e processos 
industriais. Veja um inversor na Figura 21.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL36
PP
PP
PP
Figura 21 - Inversor de frequência
Fonte: WEG, 2012
Os inversores de frequência, também conhecidos como conversores de 
frequência ou inversores AC, são equipamentos utilizados na indústria para 
controlar a velocidade e o torque de motores elétricos de indução trifásicos. A 
nomenclatura mais popular utilizada é Inversora de frequência, porém o inversor 
é um dos componentes internos do conversor de frequência, que é composto 
basicamente por quatro blocos. São eles:
•	Circuito de Entrada, composto por diodos retificadores, para converter a 
tensão alternada em contínua.
•	Circuito Intermediário, que inclui um banco de capacitores eletrolíticos e 
circuito de filtragem de alta frequência, que suaviza as variações de tensão e 
gera em sua saída uma tensão DC fixa.
•	Circuito Inversor, compreendido por transistores IGBT (Insulated Gate 
Bipolar Transistor ou, em português, Transistor Bipolar de Porta Isolada), que 
chaveiam a tensão DC proveniente do circuito intermediário e geram uma 
saída PWM para a carga, aproximando sua forma de onda à senoidal.
•	Circuito de controle, onde são controlados os disparos dos pulsos que 
acionam os IGBTs e geram as formas de ondas necessárias para o controle de 
velocidade e torque dos motores, além de armazenar a parametrização do 
inversor de frequência.
Os sistemas anteriores ao inversor não possibilitavam grande grau de precisão 
no ajuste da velocidade e do torque, impedindo que as indústrias empregassem 
processos produtivos eficazes e de qualidade. A evolução tecnológica em certos 
processos e máquinas só foi possível pela utilização de inversores de frequência.
Os inversores de frequência são utilizados na indústria 
para substituir equipamentos rústicos de variação de 
velocidade, tais como variadores mecânicos por polias ou 
engrenagens e os variadores hidráulicos, que tinham uma 
forma muito ineficiente de controlar a velocidade além, é 
claro, do grande espaço que era necessário nas máquinas e 
processos para sua instalação.
 VOCÊ 
 SABIA?
3 Soft-StarterS e InverSoreS 37
3.2.1 PrinciPio de funcionamento 
O funcionamento de um Inversor de Frequência consiste em receber uma 
tensão alternada e retificar este sinal através de diodos, gerando uma tensão 
contínua. Filtrar a tensão contínua resultante da retificação, e utilizar esta tensão 
contínua filtrada como entrada do circuito de inversão, realizará a conversão em 
alternada através do chaveamento de transistores. O chaveamento gerará uma 
série de pulsos com largura controlada e variável (PWM). Ao aplicarmos esta 
saída de tensão pulsada em um motor, a forma de onda resultante através do 
enrolamento do motor será semelhante à forma senoidal de um circuito alternado.
R
Reti�cador Filtro Inversor
S
T
T1
T2
T3
T4
T5
T6
M
Figura 22 - Estrutura básica de um inversor de frequência
Fonte: Streicher;	Olive,	2009
Podemos notar que a rede AC é retificada logo na entrada. Através de um 
capacitor (filtro) forma-se um barramento de tensão contínua (barramento DC), 
ou circuito intermediário. A tensão DC pode chegar a 380 VCC para redes trifásicas 
de 220VCA e até 660 VCC para redes de 380VCA, e alimenta seis IGBTs (transistor 
bipolar de gate isolado).
Os IGBTs são chaveados três a três, formando uma tensão alternada na saída 
U, V e W defasadas de 120º elétricos, exatamente como a rede. A única diferença 
é que, ao invés de uma senóide, temos uma forma de onda quadrada. Portanto, o 
motor elétrico AC alimentado por um inversor tem em seus terminais uma onda 
quadrada de tensão.
Conforme veremos, isso não afeta muita seu desempenho. Mas, como uma 
tensão DC pode se tornar AC?
O funcionamento é simples: a tensão da rede é retificada e filtrada formando 
um barramento DC. De um lado da ponte de transistores temos um polo positivo, 
e do outro, um negativo. Imagine que a lógica de controle, representada agora 
como apenas um bloco, envia pulsos de disparo aos transistores.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL38
O circuito que comanda os IGBTs é o elemento responsável pela geração dos 
pulsos de controle dos transistores de potência. Atuando sobre a taxa de variação 
do chaveamento dos transistores, controlamos a tensão e a frequência do sinal 
gerado. Isso permite ao conversor até ultrapassar a frequência da rede. O método 
de modulação PWM (Pulse With Modulation) fornece ao motor uma corrente 
senoidal a partir de chaveamentos na faixa de 2KHz.
Figura 23 - Modulação por PWM
Fonte: Franchi, 2008
3.2.2 funções dos inversores
Ao projetar, especificar e instalar o acionamento de motores trifásicos é importante 
analisar alguns pontos básicos para que o sistema atenda às expectativas de produção 
e também otimize os investimentos a serem realizados para sua instalação e operação.
Dentre os pontos que devem ser observados, um que é importantíssimo de 
ser avaliado é o ciclo de acionamento do motor X sua potência, pois, quanto 
maior for a potência do motor, maior será o pico de corrente na partida. Se no 
estudo preliminar do funcionamento do sistema for verificado que o motor 
será acionando muitas vezes em um curto espaço de tempo, torna-se uma boa 
opção a utilização de um inversor. Porém, temos que levar em consideração o 
tempo de aceleração e desaceleração do conjunto: onde esses tempos forem 
extremamente curtos, é mais recomendada a utilização de servomotores. Eles 
conseguem acelerar e desacelerar rapidamente, independentemente da inércia 
do conjunto mecânico no qual o motor está inserido. Por outro lado, caso o 
ciclo de acionamento não seja elevado e apenas se queira reduzir o consumo 
de corrente na partida, sem necessidade de controle de velocidade, será mais 
indicada a utilização do acionamento através de soft-starter (partida suave), que 
fará o controle na partida para otimizar o consumo neste momento.
Outro ponto importante é a utilização de acionamentos com inversores de 
frequência para aumentar a eficiência energética por meio da regulagem da 
velocidade do motor, possibilitando que o motor “trabalhe menos” nos momentos 
em que o processo demanda menos do conjunto. Desta maneira, conseguiremos 
atuar de maneira mais eficiente em termos de consumo de energia elétrica e mais 
eficaz em termos do processo.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 39
Antes de os inversores de frequência serem amplamente 
difundidos, esta variação era feita através de polias ou 
engrenagens e o motor funcionava a pleno de sua carga. 
Também eram feitas restrições diretamente no processo, 
como, por exemplo, em sistemas de ventilação e de ar-
condicionado, onde eram ajustadas a abertura de dampers 
ou comportas e, assim como no caso anterior, os motores 
também continuavam funcionando a plenacarga.
 VOCÊ 
 SABIA?
Também, podemos ter sistemas onde a precisão de posicionamento com tempos 
de inércia pequenos seja muito importante e, nesse caso, o uso de servomotores 
será o mais indicado. Por serem motores síncronos, eles conseguem acompanhar o 
campo eletromagnético e obter melhores tempos de resposta aos controles.
 FIQUE 
 ALERTA
Tenha cuidado ao fazer o posicionamento com um 
conjunto inversor de frequência em motor assíncrono, 
porque terá, desta forma, uma solução somente de 
posicionamento, e não uma solução de posicionamento 
com tempo de resposta baixo.
3.2.3 escolha do inversor 
Para a escolha do tipo de acionamento, é muito importante analisar o 
trabalho que será realizado pelo motor, buscando identificar informações sobre 
a necessidade de maior controle de velocidade e torque nas atividades que serão 
realizadas pelo sistema. 
A seguir, apresentamos algumas atividades que necessitam de maior controle 
de velocidade e torque, que são:
•	movimentação	de	esteiras;
•	 controle	de	dosagem	e	alimentação	de	matéria-prima;
•	 variação	e	controle	de	vazão	ou	de	fluxo	de	sólidos,	líquidos	e	gases;
•	 elevação	e	movimentação	de	objetos	com	pontes	rolantes;
•	 controle de pressão em uma linha de processo ou, até mesmo, no controle 
de nível de tanques, reservatórios ou vasos.
Nessas atividades, a utilização de inversores de frequência para acionar os 
motores é uma excelente escolha, pois permite atuar sobre os motores e fazer 
com que trabalhem em infinitas faixas de velocidade, possibilitando sua atuação 
no atendimento aos pontos de ajustes desejados em cada processo determinado 
por cada fabricante do equipamento, conforme a Figura 24.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL40
 
Figura 24 - Diversos tipos de inversores conforme seu fabricante.
Fonte: WEG, 2012
Trazemos um exemplo simples da aplicação de inversores de frequência, onde 
a	atuação	em	cima	da	velocidade	alcança	o	objetivo	de	controle	de	pressão;	com	
isso, é possível fazer analogias com diversos outros controles e sofisticá-los. No 
transporte de materiais sobre uma esteira, existe a possibilidade de controlar a 
velocidade da esteira, mas também de controlar o torque para que, mesmo em 
baixas velocidades, ainda seja possível girar o motor e prover o sistema da força 
necessária para movimentá-lo.
Em controles de dosagem é possível controlar a aceleração, a velocidade de 
trabalho e a desaceleração para dosar a quantidade exata de material desejado, 
seja a partir da medição do peso ou fluxo de matéria ou até mesmo conhecendo 
quanto cada rotação do motor empurra de material.
Portanto, existem diversas aplicações e formas de utilizar um acionamento por 
inversores de frequência. Para isso, é sempre importante analisar para que tipo 
de trabalho o motor será utilizado, o ciclo de trabalho e os limites aceitáveis de 
precisão e controle do sistema.
Não confunda soft-starter com inversor. Enquanto o inversor 
é projetado para controlar a velocidade e o torque de um 
motor ao longo de seu funcionamento, o soft-starter é capaz, 
apenas, de controlar sua partida e frenagem. É por isso 
que em motores menores que 3CV o custo de um inversor 
é semelhante ao de um soft-starter, tendo a vantagem de 
oferecer uma rampa de partida e frenagem. Para motores 
maiores que 3CV, o inversor tem um custo muito maior 
do que o soft-starter. A instalação de um soft-starter é 
semelhante à de um contator, papel que exerce após a 
rotação nominal do motor.
 SAIBA 
 MAIS
3.2.4 controle do inversor de frequência
Existem dois tipos de controle dos inversores de frequência disponíveis no 
mercado, escalar e vetorial, e a diferença entre ambos está basicamente na curva 
torque x rotação. 
3 Soft-StarterS e InverSoreS 41
O inversor escalar, por ser uma função de V/F (tensão/frequência), não oferece 
altos torques em baixas rotações, pois o torque é função direta da corrente de 
alimentação. A curva V/F pode ser parametrizada no inversor escalar. Já o inversor 
vetorial não possui uma curva parametrizada. Na verdade, essa curva varia de 
acordo	com	a	solicitação	de	torque;	portanto,	ele	possui	circuitos	que	variam	a	
tensão e a frequência do motor através do controle das correntes de magnetização 
(IM) e do rotor (IR). 
O inversor vetorial é indicado para torque elevado com baixa rotação, controle 
preciso de velocidade e torque regulável, e o escalar é indicado para partidas 
suaves, operação acima da velocidade nominal do motor e operação com 
constantes reversões.
inversor escalar
Em um inversor escalar (mais comum) variamos a velocidade do motor 
utilizando a lei tensão/frequência (V/F) constante. Aproximadamente a velocidade 
do motor é proporcional à V/F e o inversor proporcionará ao motor conjugados 
(torque) pré-determinados, mas não compensará por necessidades de conjugados 
especiais, principalmente em velocidades baixas. Nessas velocidades, o boost do 
inversor pode ser configurado para compensar as perdas. Controles vetoriais são 
do tipo de tensão e de fluxo. 
Há alguns anos, o domínio da tecnologia escalar impedia, de certa forma, 
uma visão mais abrangente dos processos de controle de velocidade-torque em 
máquinas trifásicas de indução. Fazer um motor AC trifásico variar sua velocidade, 
conforme a necessidade do processo, sem ter de se preocupar com os limites de 
velocidade de um coletor nem com o desgaste de escovas ou os cuidados com o 
campo de excitação já era um grande avanço. Quem já trabalhou com máquina 
de corrente contínua conhece os problemas, como o disparo por falta de campo: 
perdendo o campo em uma MCC, perdemos a referência de controle e acontece 
o fenômeno denominado disparo, com perda de torque e aumento impulsivo da 
velocidade do motor, levando-o, em alguns casos, à destruição. Daí a necessidade 
de constante monitoramento sobre a corrente do campo de excitação. Mesmo 
assim, em sistemas onde o controle de velocidade ocorre em uma faixa entre 10% 
a 150% da velocidade nominal, aplicar inversor em modo escalar é a solução mais 
viável quando consideramos desempenho e custo. O controle de velocidade, 
mantendo o fluxo estatórico (V sobre f ou Volts/Hertz) ou ainda por observação de 
escorregamento, tem a vantagem de fácil implementação e de constar na maior 
parte dos produtos comercializados. Qualquer carga que possua patamar de 
controle de torque constante para variação de velocidade, ou mesmo de funções 
quadráticas, pode ser controlada via um inversor escalar. 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL42
São exemplos escalares:
•	 ventiladores,
•	 calandras, 
•	bombas e
•	 sequencial de motores.
O afinamento deste controle pode ser feito adotando-se a realimentação como 
encoder, resolver e tacogerador (que serão abordados no capitulo 3), que atua na 
malha de controle de velocidade, resultando em melhor controle do processo. Na 
maior parte dos casos, a malha interna ou de controle de corrente (indiretamente 
do torque) não é aplicada ao produto, mas um sistema de limitação de corrente. 
Isso quer dizer que, na maioria das situações, os inversores escalares trabalham 
com torque absoluto, ou constante em valor quase máximo, permitindo, ainda, a 
possibilidade de boost de torque em momentos críticos, como na partida. Muitas 
vezes, os valores de boost de torque são programáveis no inversor, delimitando 
valores de tempo que podem chegar a alguns minutos de aplicação de sobre-
torque, com valores em torno de duas a três vezes o nominal.
Outro exemplo de aplicação de controle escalar se dá quando um mesmo 
inversor atuará sobre vários motores. Resumindo: se sua aplicação não necessita 
de variação rápida de aceleração (resposta dinâmica em até 5 m/s), variação de 
velocidade em função da variação de carga, controle de torque com precisão de 
até 10%, e se nunca tiver necessidade de torque em velocidade zero, associado 
à vantagemde baixo custo e robustez do equipamento, então o problema se 
resolverá com um inversor escalar. A melhora do desempenho será sentida na 
utilização de malha de realimentação de velocidade. A possibilidade escalar 
sensorless, neste caso, deverá ser pouco explorada devido ao desempenho pobre 
da maior parte dos inversores na situação de carga e de variação dela.
inversor vetorial 
Controles vetoriais são do tipo de tensão e de fluxo. Nos controles vetoriais de tensão, 
a tensão no motor é calculada pelo programa do inversor e compensa em parte os 
conjugados no rotor. Uma das técnicas de fazer o controle vetorial de tensão é manter 
o escorregamento constante. Este controle melhora a eficiência do motor, pois trabalha 
com tensões menores quando o conjugado é menor do que o nominal, comparado 
com inversores escalares. Os inversores com controle vetorial de fluxo mantêm o fluxo 
magnético no motor constante. Diferente do controle vetorial de tensão em que o 
conjugado é controlado pelo escorregamento, o campo é diretamente proporcional ao 
conjugado no rotor. O controle vetorial é utilizado quando precisamos de um controle 
maior e em malha fechada, com a utilização de encoders.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 43
Com atuação sensorless é uma solução abrangente para o controle de 
velocidade e torque de máquinas na maioria das vezes, senão todos os envolvidos 
pela atuação de um inversor escalar. Resposta dinâmica rápida e precisão de 
velocidade de até 0,5% tornam os equipamentos dotados dessa tecnologia muito 
mais atraentes em suas aplicações. Na realidade, a única distinção entre um vetorial 
sensorless e um com encoder (ou outro tipo de realimentação posicional) está na 
malha fechada do sistema e na parametrização do inversor para sua utilização. 
Em muitos casos, principalmente em retrofitagem de máquina, não é muito fácil 
adequar	um	sensor	de	velocidade	no	eixo	do	motor	ou	outro	por	ele	acionado;	
em outros, o custo de cabos e sistemas gerais para realizar a realimentação pode 
inviabilizar o projeto. 
Os inversores vetoriais necessitam da programação de todos os parâmetros 
do motor. 
São exemplos vetoriais:
•	 resistências elétricas,
•	 indutâncias e
•	 correntes nominais do rotor e do estator.
Para facilitar o set-up, alguns inversores dispõem de sistemas de ajustes 
automáticos também conhecidos como Auto-tunning, não sendo necessária a 
pesquisa de dados sobre o motor. 
A principal diferença entre os inversores escalares e os vetoriais deve-se à 
capacidade dos inversores vetoriais de impor o torque necessário ao motor, de 
forma precisa e rápida, permitindo uma elevada velocidade de resposta dinâmica 
a variações bruscas de carga. 
Os inversores escalares apresentam uma resposta dinâmica bem mais lenta, 
demorando mais para reagir a qualquer alteração de velocidade ocorrida ou 
solicitada. Na maior parte dos inversores hoje existentes no mercado, através da 
setagem de simples parâmetros, conseguimos um elemento escalar ou vetorial, 
com ou sem realimentação. Na Figura 25, a seguir, temos um comparativo entre 
esses dois tipos de controles.
Comparação entre inversores Escalares e Vetoriais e demais acionamentos
Item Inversor
Escalar
Inversor Vetorial
sem GP com GP
Conversor 
CC com TG
Servo
Sigma
Faixa de
velocidade
Regulação
de velocidade
Depende do
escorregamento
40:1
Resposta
dinâmica
Controle
de Torque
Torque em
velocidade zero
1 a 2 Hz
Não
Disponível
Não
Disponível
Não
Disponível
100:1 1000:1
0,2% 0,02%
30 Hz5 Hz
Somente
limite Disponível Disponível Disponível
DisponívelDisponível Disponível
200 : 1
0,5%
15 Hz
Restrito ao computador
5000 : 1
0,01 %
230 Hz
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL44
Curso torque x Rpm
Inversor Escalar
Torque
Rpm
Variação da carga
=~
T2
N2
N
T1
N1
Inversor Vetorial de Fluxo
É necessário a queda da velocidade 
para aumento do torque
Não existe redução de velocidade
para aumento do torque 
∆
Torque
Rpm
T2
N
N O
T1
∆
Resposta Dinâmica
Inversor Escalar
Degrau de torque
solicitado pela carga
Torque produzido
t t
Transiente de torque
Inversor Vetorial de Fluxo
O motor é que vai buscar
o novo ponto de trabalho
O inversor Vetorial controla diretamente
o torque no motor 
Degrau de torque
solicitado pela carga
Torque produzido
Transiente desprezível
Figura 25 - a) principais diferenças entre os Inversores Escalares e Vetoriais. - b) diferença entre torque e RPM - 
c) diferença entre resposta dinâmica
Fonte: YASKAWA, 2012
3.2.5 módulos do inversor
Os inversores de frequência apresentam construções similare, independente 
do fabricante ou do modelo. Basicamente, os inversores são constituídos por dois 
módulos: o módulo de potência e o módulo de controle.
modulo de potência
O módulo de potência é geralmente constituído por uma fonte retificadora, 
um barramento DC e uma secção inversora. A Figura 26 mostra uma visão geral 
do módulo de potência de um inversor de frequência.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 45
Reti�cador
Motor
En
tr
ad
a 
CA
Filtro Ponte inversora de IGBT
Reator do 
link CC
Figura 26 - Módulo de potência
Fonte: Streicher;	Olive,	2009.
A seguir, apresentaremos uma descrição de cada uma das partes principais do 
módulo de potência:
a) Fonte retificadora: nos bornes L1, L2 e L3 são conectados os cabos de 
alimentação externa. A alimentação é geralmente de 220Vac ou 380Vac (Volts 
corrente alternada). No desenho anterior aparece a representação elétrica de seis 
diodos. A figura seguinte representa a corrente elétrica de cada fase R S T, que 
circula entre a entrada do inversor (alimentação do inversor) e os diodos da parte 
retificadora do inversor.
Três fases
0
0
0
0
0
0 90 180 270 360
Figura 27 - Corrente elétrica de entrada
Fonte: Autor
Os diodos funcionam deixando passar apenas a parte positiva da corrente 
elétrica das três fases, formando, assim, uma tensão de aproximadamente 500 
Vdc (Volts corrente contínua) na entrada do barramento DC (link DC), conforme a 
figura que representa o módulo de potência. 
b) Barramento DC: A Figura 28 mostra a medição da corrente elétrica nas saídas 
dos	diodos.	Ela	indica	que	não	existe	mais	a	parte	negativa	da	corrente	elétrica;	
isto é, a corrente deixou de ser alternada e passou a ser contínua. 
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL46
Corrente no barramento DC
0 90 180 270 360
Figura 28 - Corrente no barramento DC
Fonte: Autor
Na Figura 26, que mostra a representação elétrica do módulo de potência, 
existe um capacitor conectado na saída do barramento DC. Esse capacitor tem a 
função de suavizar a variação de corrente elétrica no barramento DC, conforme é 
possível visualizar na figura a seguir.
Corrente no barramento DC após o capacitor
0 90 180 270 360
Figura 29 - Corrente no barramento DC após capacitor
Fonte: Autor
c) Secção inversora: Na seção inversora, a tensão DC é convertida novamente 
em tensão trifásica AC. Através do controle PWM (Controle por largura de pulso), 
os IGBTs são acionados, isto é, são excitados ou chaveados várias vezes por ciclo. 
O tempo em que o IGBT permanece acionado é sempre dado por uma função 
senoidal. A onda senoidal é composta por um ciclo de 360 graus, conforme a figura 
que segue. Após completar esse ciclo ela se repete, e assim por diante infinitamente.
V
T0 180 360
Figura 30 - Onda senoidal
Fonte: Autor
Quando desejamos uma frequência de 5 Hz na saída do inversor de frequência, 
dividimos 1 seg por 360 graus, sendo o resultado igual a 0.0027 seg/grau. É 
importante considerar que cinco Hz significam cinco ciclos de 360 graus em 
um segundo. Assim, como desejamos obter cinco Hz na saída do inversor, será 
necessário dividir 0.0027 seg/grau por cinco. Logo, teremos 0,00055 seg/graupara ter, na saída do inversor, uma frequência de 5Hz. 
3 Soft-StarterS e InverSoreS 47
Mas, o que quer dizer 0,00055 seg/grau? O número 0.00055 seg/grau 
corresponde ao tempo máximo em que o IGBT pode ficar acionado em cada grau. 
Consequentemente, esse valor será uma constante que será multiplicada pelo 
valor do módulo seno do ângulo que está sendo considerado no momento. A 
cada 0.00055s o valor do grau é incrementado em uma unidade até chegar em 
360 graus. Quando o valor mudar de 360 para 361 ele é zerado novamente, e o 
ciclo recomeçará.
A figura que segue mostra o funcionamento do PWM. A multiplicação da 
constante 0.00055 seg/grau vezes o seno do ângulo considerado indica o 
percentual de tempo em que o PWM ficará ativo em cada grau. Por exemplo, se 
o	ângulo	atual	for	45º,	o	seno	de	45º	será	igual	a	0.7;	 isto	é,	o	IGBT	deverá	ficar	
70% do tempo acionado e 30% do tempo desligado, quando no grau 45. Logo, 
durante o grau 45 o IGBT ficará 0.000385 seg ligado (0.00055 seg/grau x 0.70 
tempo ligado) e 0.000165 de seu tempo desligado. Conforme o tempo passa, os 
graus irão aumentando. Quando o grau atual for igual a 90º, teremos o tempo 
máximo;	isto	é,	o	IGBT	ficará	acionado	100%	de	seu	tempo	durante	o	grau	atual.	
Então, conforme se modifica o grau (tempo decorrido), a onda senoidal vai se 
formando na saída do inversor de frequência.
45 graus
Tempo Ligado
Tempo desligado
Figura 31 - Modulação PWM
Fonte: Autor
Nesse exato momento, o inversor terá apenas uma onda senoidal, mas serão 
necessárias três ondas senoidais para movimentar um motor trifásico assíncrono, 
e cada onda senoidal deverá ser defasada em 120 graus em relação à anterior. 
Então, quando a onda senoidal A estiver com 120º, a onda senoidal B deverá estar 
com 0º grau, e a onda senoidal C com 240º. 
O PWM apenas modula a largura do pulso de tensão a ser liberado na saída 
do inversor. Ele não inverte a corrente elétrica. Então, é necessário fazer o 
chaveamento dos IGBTs de forma que eles invertam o sentido da corrente elétrica 
conforme o ângulo de disparo. 
A seguir será apresentado um exemplo de chaveamento dos IGBTs de um 
circuito monofásico.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL48
Lógica de controle
M
1
+
~
Rede
A B
-
T1
T2
T3
T4
Figura 32 - Chaveamento dos IGBTs
Fonte: FAATESP, 2012.
A Figura 32 mostra a estrutura de um inversor monofásico. Assim como o 
inversor trifásico, o inversor monofásico apresenta módulo de retificação e 
filtragem e barramento DC que, por sua vez, alimenta os transistores IGBTs. 
Para conseguir uma tensão cuja forma se pareça com uma onda senoidal, é 
necessário o acionamento dos IGBTs de maneira coordenada 2 a 2. Quando 
o ângulo atual estiver entre 0º e 180º, os transistores IGBTs T1 e T4 deverão ser 
acionados, conforme o sinal PWM, e os transistores T3 e T2 deverão permanecer 
desenergizados. Dessa maneira, a corrente elétrica circulará do polo A para o polo 
B do motor, conforme a Figura 33.
T1
T2
T3
T4
+
-
1
M
A B
Figura 33 - Corrente elétrica no sentido A-B nos IGBTs de um inversor monofásico
Fonte: FAATESP, 2012
Quando o ângulo de disparo estiver entre 180º e 360º, os transistores T3 e T2 
deverão ser energizados, conforme o sinal PWM, e os transistores T1 e T4 deverão 
permanecer desenergizados. Assim, a corrente passará pelo motor no sentido de 
B para A, conforme a Figura 34.
T1
T2
T3
T4
+
-
2
M
A B
Figura 34 - Corrente elétrica no sentido B-A nos IGBTs de um inversor monofásico
Fonte: FAATESP, 2012
3 Soft-StarterS e InverSoreS 49
Como resultado de chaveamento dos IQBTs e da modulação PWM de maneira 
sincronizada, a tensão de saída do inversor de frequência apresentará uma forma 
senoidal conforme a Figura 35.
45 graus
Tempo Ligado
Tempo desligado
Figura 35 - Tensão de saída de um inversor monofásico
Fonte: Autor
O inversor trifásico é constituído por seis IGBTs. Para disponibilizar a tensão de 
forma senoidal e trifásica na saída do inversor, os IGBTs devem ser acionados de 
forma sincronizada com a modulação PWM. O acionamento de cada fase deve 
ser defasado 120° uma das outras. O acionamento dos IGBTs no inversor trifásico 
deve ser realizado três a três. Como temos seis transistores e devemos ligá-los 
três a três, teremos oito combinações possíveis, porém apenas seis combinações 
serão válidas. A figura a seguir mostra o acionamento dos IGBTs T1, T3 e T2. Nesse 
momento, o IGBT T1 atua conforme a modulação PWM da fase A, o T3 da fase B e 
o T2 fica 100% de seu tempo ligado.
T1
T2
T5
T3
T4
T6
MR
V-
2
T
S
34
V
0 V
+
2
Figura 36 - Corrente elétrica no sentido B-A nos IGBTs de um inversor monofásico
Fonte: FAATESP, 2012
Os IGBTs que estão conectados a uma mesma fase do motor não podem ser 
acionados simultaneamente. Exemplo: T1 e T4, T3 e T6, T5 e T2.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL50
módulo de controle
O módulo de controle é composto basicamente pela CPU, por blocos de 
interface digital e blocos de interface analógica, por uma interface de comunicação 
RS232/ RS485 e por um módulo de interface homem máquina. Veja a Figura 37.
RS - 485
C
U
P
Conv
R
S
T
UNIDADE
DE
CONTROLE
P
W
M IGBT
U V W
M
3
UNIDADE DE 
POTÊNCIAInterface
Serial
0 - 10 Voc
(10 -20 nA)
Analógico
E,S
Digital
E,S
Digital
A’D CXA
IHM
(REDE)
Figura 37 - Modulo de controle de um inversor de frequência
Fonte: Lenz , S/D
O módulo de controle recebe sinais de entrada digitais, analógicas ou Bus, 
de onde são retiradas informações como: momento em que deve ocorrer a 
partida e a parada do inversor, sentido de giro do motor (horário, anti-horário), 
valor de referência (velocidade em que o motor deve girar em Hz), parâmetros, 
como rampas de aceleração, desaceleração, tensão máxima e outros dados. A 
partir dessas informações de entrada, a CPU executa os cálculos, como explicado 
anteriormente, para identificar o percentual de tempo que o PWM deverá 
permanecer ligado ou desligado em cada grau. É a CPU que controla quando 
cada IBGT deve ser acionado ou não.
No módulo de controle dos inversores existem interfaces, e nelas ocorre a 
troca de informações entre o operador e a CPU. Essas interfaces são os blocos 
de entradas e saídas digitais, conhecidas com IO, os blocos de entradas e saídas 
analógicas, a porta de comunicação serial e a porta de comunicação com a IHM 
ou a HMI (Interface Homem máquina ou Human Machine Interface). Quando 
conectados ao inversor, os acessórios são automaticamente configurados, 
garantindo mais rapidez e simplicidade. Veja a figura.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 51
1
2
4
3
5
1) Solt 5 - Módulo de
memória FLASH incorporado
(1MB)
2) Slot 1 - Expansão de I/Os
(entradas e saídas)
3) Solt 2 -Interface de 
encoder
4) Solt 3 - Comunicação 1:
DeviceNet, CANopen, RS-
232C e RS-485
5) Solt 4 - Comunicação:2
pro�bus, DeviceNet, RS-
232, RS-485 e EtherNet/IP
Figura 38 - Módulos do inversor
Fonte: WEG, 2012
A seguir, apresentamos a descrição das principais interfaces do módulo de 
controle:
a) Blocos de interface analógica: Os inversores mais simples são geralmente 
comandados por dois tipos de sinais, os sinais analógicos e os digitais. Normalmente, 
quando desejamos controlar a rotação de um motor AC, utilizamos uma tensão 
analógica para indicar a rotação de referência. Na maioria das vezes, a tensão é de 
0 a 10 Vcc. A velocidade de rotação na saída do inversor será proporcional ao valor 
de tensão referente à entrada analógica. Por exemplo: 10 Vcc na entrada analógica 
corresponderão a 60Hz na saída do inversor. Logo, quando o potenciômetro, isto 
é, o equipamento divisor de tensão estiver em 50%, a entrada analógica terá 5Vcc 
e o inversor terá uma frequência de 30Hz.
b) Blocos de interface digital: Estesblocos possuem funções pré-definidas. 
As funções básicas para a maioria dos inversores de frequência são as funções 
de parada e partida, o sentido de giro e a emergência, conhecida como habilita 
inversor. Quando o inversor estiver devidamente alimentado e o motor estiver 
conectado corretamente em sua saída, nos bornes U,V,W, a entrada analógica 
estará com uma tensão de 5Vcc. Nestas condições, o motor deveria estar girando 
a uma frequência de 30Hz, mas ele estará parado. Provavelmente isso estará 
ocorrendo por falta energização dos bornes “habilita inversor” e “partir inversor” 
com uma tensão de 24Vcc (verificar manual do fabricante).
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL52
c) Porta de comunicação serial: Alguns inversores possuem portas de 
comunicação serial, que podem ser do tipo RS232 ou RS485. Através da utilização da 
IHM ou de algum software de parametrização do inversor de frequência, é possível 
configurar essa porta de comunicação e o protocolo que será utilizado por ela.
O protocolo mais comum é o protocolo Modbus. Geralmente, os inversores 
de frequência são escravos modbus, isto é, eles esperam que o mestre modbus, 
geralmente um CLP, informe qual tarefa devem realizar. A vantagem de utilizar 
uma porta de comunicação RS232 ou RS485 é que a informação chega de 
maneira precisa. Um exemplo típico disso é o sinal de referência de velocidade 
do inversor. Muitas vezes é utilizado o sinal de referência via entrada analógica, 
porém, devido a ruídos e/ou ao casamento incompatível de impedâncias entre 
a saída analógica do CLP e a entrada analógica do inversor, ocorrem oscilações 
no sinal de referência. Isto é, quando a tensão de referência é de 5Vcc, devemos 
ter 30Hz na saída do inversor. Como existem ruídos, o inversor ficará oscilando 
sua frequência entre 28Hz e 32Hz. Quando a informação de referência é enviada 
via comunicação serial, esse valor não sofre interferência e, consequentemente, o 
inversor consegue manter sua frequência conforme o valor de referência.
d) Interface Homem Máquina: A IHM é um display que possui alguns botões 
de navegação. Através da utilização dos botões, podemos acessar e modificar 
os parâmetros internos do inversor de frequência, como: potência máxima do 
motor, corrente máxima, tempos de rampas, configuração das entradas digitais, 
configurações da porta de comunicação etc. Veja a imagem a seguir.
Tecla soft key esquerda:
função de�nida pelo display
Tecla soft key direita:
função de�nida pelo display
Figura 39 - Interface do inversor
Fonte: WEG, 2012
3.2.6 controle de Posicionamento dos inversores 
Como citado anteriormente, hoje são muito utilizados nas indústrias os 
motores de corrente alternada assíncronos e síncronos (servomotores), desde 
aplicações simples que não exigem muito controle, como o acionamento de uma 
esteira, em compressores de ar e/ou água, em ventiladores, em furadeiras etc. No 
entanto, existem aplicações mais complexas, como o controle de posicionamento 
angular de uma mesa rotativa e o controle de movimentação de braços robóticos, 
que exigem precisão e dinâmica mais apuradas.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 53
Para desenvolver o projeto e o controle de uma mesa rotativa, é necessário 
entender seu funcionamento. As mesas rotativas são geralmente utilizadas em 
máquinas ferramentas para a fixação de peças de metal que serão usinadas, 
furadas etc. Veja a figura a seguir.
Figura 40 - Mesa rotativa
Fonte: SHERLINE, 2012
Observe que na Figura 40 é possível visualizar a existência de um conjunto de 
engrenagens que ligam a manivela até a superfície da mesa. Conforme o operador gira 
a manivela, a mesa executa um movimento giratório. Exemplo: para uma determinada 
mesa, cada dez giros na manivela correspondem ao giro de um grau na mesa.
Quando desejamos fazer o controle de posicionamento (automação) da mesa, 
substituímos a manivela por um motor elétrico e acoplamos um encoder ao eixo 
central da mesa. Fazendo uma analogia com o corpo humano, para ficar mais simples, 
o encoder é um sensor que funciona como se fossem os olhos, indicando a posição 
angular em que está posicionada a mesa rotativa. O conjunto motor-inversor de 
frequência é o atuador; ele funciona como se fossem as mãos girando a manivela. Mas 
está faltando uma parte de corpo muito importante, o cérebro. Nele são tomadas as 
decisões de controle. Nesse exemplo, o CLP fará o papel do cérebro e é um exemplo 
básico da arquitetura de automação para o controle de posicionamento de uma mesa 
rotativa utilizando um motor assíncrono e um inversor de frequência. Veja a Figura 41.
PP
Alimentação trifásica
IHM
CLP com
- Entradas digitais
- Entradas analógicas
- Saídas digitais
- Saídas analógicas
- Modulo de leitura para enconder
- Modulo de comunicação para IHM
Sinal analógico para de controle
de velocidade do motor (0-10Vdc)Cabo do encoder
Motor assincrono
Cabo de alimentação do motor
Inversor 
escalar
Mesa Rotativa
Figura 41 - Arquitetura de automação para controle de uma mesa rotatória com inversor
Fonte: Autor
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL54
Para controlar o giro da mesa, o CLP deve controlar a velocidade de giro do 
motor, bem como o sentido de giro. Geralmente, para executar este tipo de 
controle é utilizado um controle do tipo PID. O PID é um bloco de controle que 
é inserido dentro da lógica de programação do CLP. Para fazer um controle PID 
funcionar corretamente, são necessários pelo menos oito sinais básicos, que são: 
o set point, a variável de processo (sensor, nesse caso o encoder), a variável de 
controle (saída do PID), os ganhos Kp, Ki e Kd e os limite máximo e mínimo de 
atuação do PID. Veja a Figura 42.
EN
PID
PID
Sensor (encoder) Var.controle
SET_POINT
KP
TN
TV
Y_MANUAL
Y_OFFSET
Y_MIN
MANUAL
RESET
SET_POINT
Kp
K
Kd
Var Processo
LIMITS_ACTIVE
OVERFLOW
Saída analógica 0-10v para
de frequência
Figura 42 - Controlador
Fonte: Autor
A Figura 42 mostra um bloco PID inserido em uma lógica do CLP. O bloco 
PID funciona da seguinte maneira: Considera-se que uma mesa rotativa 
possui como condições iniciais sua posição angular igual a 0º e o set point 
também em 0º. Logo, como a mesa está posicionada exatamente sobre o 
valor desejado, o set point, não ocorrerá movimentação alguma. Agora, se o 
operador quiser que a mesa se desloque para a posição 45º, deverá mudar 
o set point para 45º. O PID entende que 45º é diferente de 0º, e então são 
enviados dois sinais digitais e um analógico (0-10Vcc) do CLP para o inversor 
de frequência indicando a ele que deve começar a se movimentar, para qual 
sentido deve se movimentar e com qual velocidade o motor deverá girar. 
Quando a mesa estiver se aproximando da posição angular de 45º, o PID 
identificará e, consequentemente, o sinal analógico começará a diminuir de 
amplitude até parar o motor na posição angular correta, 45º. 
A seguir é apresentado um gráfico mostrando a variação angular da mesa 
rotativa da posição 0º para 45º em função do tempo.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 55
45
Graus
0
100 Tempo (s)
Set point (0)
Set point (45)
Posição angular
da mesa rotativa
Figura 43 - Set point
Fonte: Autor
O controle de posicionamento do giro da mesa pode ser feito de duas maneiras, 
utilizando inversores ou servodrivers (veja na Figura 44). Quando escolhida a 
utilização de motores assíncronos para realizar o giro da mesa, é obrigatório o uso 
de inversores de frequência. No caso de ser escolhido o servomotor, é necessário o 
uso de servodriver. Lembramos que os servomotores são utilizados para sistemas 
que necessitam de uma dinâmica rápida, ou seja, em sistemas que exigem altas 
acelerações e desacelerações.
Mesa Rotativa
Servo Motor AC
Cabo de potência
Alimentação trifásica
Sinal do encoder da mesa rotativa
Sinal do encoder do motor
Servo Drive
Figura 44 - Arquiteturade automação para controle de uma mesa rotatória com servodriver
Fonte: Autor
A seguir, são apresentados dois gráficos: o primeiro mostra a variação angular 
da mesa em função do tempo utilizando um acionamento por inversor de 
frequência, enquanto o segundo mostra a variação angular da mesa rotativa 
utilizando o acionamento por um servodriver.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL56
45
Graus
0
1 2 Tempo (s)
Set point (0)
Set point (45)
Posição angular
da mesa rotativa
45
Graus
0
1 2 Tempo (s)
Set point (0)
Set point (45)
Posição angular
da mesa rotativa
Resposta do sistema de controle utilizando
um inversor de frequencia e um motor assincrono
Resposta do sistema de controle utilizando
um servo-drive e um servo-motor
Figura 45 - Comparativo entre inversor e servodriver
Fonte: Autor
Na Figura 45 é possível observar que o tempo de resposta do sistema com 
servodriver e servomotor atinge a posição num tempo muito mais curto. Trabalhos 
realizados por integradores e pelos próprios fornecedores de equipamentos 
recomendam a utilização de servomotores e servodrivers para controle de 
movimento de mesas rotativas, braços robotizados e qualquer máquina que exija 
movimentação rápida e precisa de cargas elevadas.
 CaSoS e reLatoS
Uma empresa deseja fabricar uma peça cilíndrica de latão e nessa peça devem ser 
feitos oito furos. Cada furo deve ter diâmetro de 10 mm, e eles devem ser distribuídos 
proporcionalmente em 360º. A distância entre o centro da pastilha e o de cada furo 
deve ser de 100 mm. Para realizar um trabalho como este, uma furadeira de bancada 
deve ser posicionada a 100 mm do centro da mesas rotativa. Em seguida, a pastilha 
cilíndrica é fixada de forma que seu centro fique alinhado com o centro da mesa. Com 
a broca correta fixada na furadeira, ela deve ser ligada. A furadeira ligada começa a se 
deslocar no sentido vertical até que a broca fure a peça a ser usinada. Para executar 
o segundo furo, a furadeira retorna para sua posição inicial e, em seguida, a manivela 
da mesa rotativa é girada “X” voltas até que a peça realize um giro de 45º. A furadeira 
começa a se deslocar novamente no sentido vertical para executar o segundo furo. O 
ciclo avançar a furadeira, fazer furo, recuar furadeira e girar mesa 45º deve ser realizado 
oito vezes para cada peça. Se a empresa tiver que fazer apenas uma peça, servirá uma 
máquina convencional, mas se tiver que fazer 1.000.000 de peças, é interessante 
automatizar esse sistema. 
3 Soft-StarterS e InverSoreS 57
3.3 ParametrIzação de drIverS 
Para que um driver (inversor, soft-starter etc.) funcione corretamente, 
não	 basta	 somente	 instalá-lo;	 é	 preciso	 informar	 a	 ele	 suas	 condições	 de	
trabalho para a operação, ou seja, sua parametrização. Quanto maior for o 
número de recursos que o driver oferece, maior será o número de parâmetros 
disponíveis. 
A seguir, apresentamos os principais parâmetros utilizados:
a) Frequência máxima de saída: este parâmetro determina a velocidade 
máxima do motor.
b) Frequência mínima de saída: este parâmetro determina a velocidade mínima 
do motor.
c) Frequência de JOG: a tecla JOG é um recurso que faz o motor girar em 
velocidade baixa, facilitando o posicionamento de peças antes de a máquina 
funcionar em seu regime normal. 
d) Tempo de partida (“rampa de subida”): este parâmetro indica em 
quanto tempo desejamos que o motor chegue à velocidade programada, 
estando ele parado. Caso o motor esteja conectado mecanicamente a 
cargas pesadas (como, por exemplo, placas de tornos com peças grandes, 
guindastes etc.), uma partida muito rápida poderá “desarmar” disjuntores de 
proteção do sistema. Isso ocorre porque o pico de corrente, necessário para 
vencer a inércia do motor, será muito alto. Portanto, este parâmetro deve 
respeitar a massa da carga e o limite de corrente do inversor, como mostra 
a Figura 46.
n (desejada)
Tempo
Rotação (velocidade)
t (p005)
Figura 46 - Gráfico do parâmetro 5 do inversor – tempo de partida
Fonte: MATIAS, 2002
e) Tempo de parada (rampa de descida): o inversor pode produzir uma 
parada gradativa do motor. Esta facilidade pode ser parametrizada e, como 
a anterior, deve levar em consideração a massa (inércia) da carga acoplada, 
como mostra a Figura 47.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL58
n (desejada)
Tempo
Rotação (velocidade)
t (p005)
Figura 47 - Gráfico do parâmetro 5 do inversor – tempo de parada
Fonte: MATIAS, 2002
f ) Tipo de frenagem: em um motor CA, quando submetemos seus enrolamentos 
a uma tensão CC, o rotor para imediatamente (“estanca”) como se uma trava 
mecânica atuasse em seu eixo. Portanto, devemos pensar muito bem se é assim 
mesmo que desejamos a parada da máquina. Normalmente, este recurso é 
utilizado para cargas mecânicas pequenas (leves) e que necessitam de resposta 
rápida, como, por exemplo, eixos das máquinas - ferramentas.
g) Liberação de alteração de parâmetros: este parâmetro é uma proteção contra 
curiosos. Para impedir que alguém, inadvertidamente, altere algum parâmetro da 
máquina, utilizamos um parâmetro específico como proteção.
h) Tipo de entrada: pode ser uma entrada analógica (0 - 10Vcc) ou digital. Indica 
como controlar a velocidade do motor.
i) Frequência de PWM: este parâmetro determina a frequência de PWM do 
driver. Para evitar perdas no motor e EMI, quanto menor for esta frequência, 
melhor. O único inconveniente de parametrizar o PWM com frequências baixas 
é a geração de ruídos sonoros, isto é, a máquina fica mais barulhenta. Portanto, 
devemos fazer uma análise crítica das condições gerais do ambiente de trabalho 
antes de optar pelo melhor PWM. 
j) Pulso de tensão de partida: alguns drivers possuem uma função chamada 
pulso de tensão de partida (kick start) com um valor ajustável. É aplicado em 
cargas de elevada inércia que, no momento da partida, exigem um esforço extra 
no acionamento em função do alto conjugado. O valor desta tensão deverá ser o 
suficiente para obtermos um conjugado que possa vencer o conjugado resistente 
da carga. 
Neste caso, deve ser aplicada uma tensão maior do que a tensão da rampa 
(75 a 90% da tensão total do motor), em um curto intervalo de tempo (100 
a 300ms), dependendo do tipo de carga a ser utilizado. Essa função deve ser 
utilizada somente quando necessário, pois, ao habilitá-la, não ocorre a atuação da 
limitação de corrente de partida. Assim, o motor poderá sofrer elevadas quedas 
de tensão durante o período ajustado para o pulso de tensão. A Figura 48 mostra 
esta função.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 59
Ajuste
Tensão
Tempo
NomU
kU
pU
Figura 48 - Função pulso de partida
Fonte: Franchi, 2008
k) Limitação de corrente: esta função é utilizada quando a carga apresenta 
uma inércia elevada, porque faz o sistema rede/soft-starter fornecer ao motor 
somente a corrente necessária para que seja executada a aceleração da 
carga, garantindo um acionamento suave. A limitação da corrente também é 
utilizada na partida de motores cuja carga apresenta um valor mais elevado 
de momento de inércia.
l) Proteções: a utilização do soft-starter não fica restrita à partida de motores 
assíncronos, pois as proteções também podem garantir ao motor toda a ajuda 
necessária. Assim, quando uma proteção atua, aparece uma mensagem de erro 
para visualização do usuário.
m) Sobrecorrente imediata na saída: ajusta o máximo valor de corrente que 
o driver permite conduzir para o motor por período de tempo pré-ajustado, 
conforme a Figura 49.
Ajuste
Corrente
Tempo
NomI
SocI
Figura 49 - Sobrecorrente imediata na saída
Fonte: FRANCHI, 2010.
n) Subcorrente imediata: ajusta o mínimo valor de corrente que o driver 
permite conduzir para o motor por período de tempo pré-ajustado. Esta função 
é utilizada para a proteção de cargas que não possam operar em vazio, comosistemas de bombeamento. Veja na Figura 50.
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL60
Ajuste
Corrente
Tempo
SocI
NomI
Figura 50 - Subcorrente imediata
Fonte: FRANCHI, 2010.
Além dos parâmetros descritos acima, o driver possui diversas proteções, 
dependendo do fabricante do equipamento, como:
a) Economia de energia elétrica – Quando o motor opera em carga reduzida, 
opera consequentemente com baixo fator de potência. O driver tem uma 
função para otimizar o ponto operacional do motor, minimizando as perdas de 
potência reativa e fornecendo apenas a potência ativa requerida pela carga, o 
que caracteriza um procedimento de economia de energia elétrica. Esta função 
é aplicada com vantagens em situações em que o motor funciona a vazio por 
um longo período. Isso é feito com a redução da tensão fornecida nos terminais 
do motor durante o tempo em que desenvolve sua operação em carga reduzida 
ou a vazio. Assim, obtemos uma economia de energia entre 5 e 40% da potência 
nominal, conforme a aplicação, porém, sob tensão nominal, para uma carga no 
eixo de apenas 10% da potência nominal. 
 FIQUE 
 ALERTA
Na prática, só faz sentido ativar a função de economia de 
energia quando a carga for menor do que 50% da carga 
nominal e durante um período de operação superior a 50% 
do tempo de funcionamento do motor.
b) Parâmetros de leitura – São as variáveis que podem ser visualizadas no 
display, mas não podem ser alteradas pelo usuário, como tensão %, corrente %, 
potência ativa etc.
c) Parâmetros de regulação – São os valores ajustáveis a serem utilizados pelas 
funções do soft-starter, como tensão inicial, tempo de rampa de aceleração e 
desaceleração etc.
d) Parâmetros de configuração – Definem as características do soft-starter, as 
funções a serem executadas e as entradas e saídas, com parâmetros dos relés de 
saída, entradas do soft-starter.
e) Parâmetros do motor – Definem as características nominais do motor, como 
ajuste da corrente do motor e fator de serviço.
3 Soft-StarterS e InverSoreS 61
Importante! Existe um parâmetro que carrega as configurações originais de 
fábrica. Os parâmetros são escolhidos de modo a atender o maior número de 
aplicações, reduzindo ao máximo a necessidade de reprogramação durante a 
colocação em funcionamento.
 CaSoS e reLatoS
Tomamos o controle da pressão de um fluido líquido no interior de uma tubulação 
para exemplificar. Teremos, portanto, o seguinte processo: bombeamento de água 
tratada para abastecimento de residências, onde o sistema terá um conjunto moto-
bomba recebendo água de um reservatório à montante da bomba e bombeando 
a água para a rede hidráulica. O sistema fará a medição da pressão de recalque à 
jusante	da	bomba;	a	bomba	será	acionada	por	um	inversor	de	frequência	e	o	sistema	
comandará o inversor para que, de acordo com a velocidade da bomba, atinja o valor 
de set point de pressão de recalque desejado, conforme aumenta o consumo de água 
nas residências, seja para abastecer suas caixas d’água ou pela abertura de torneiras. 
A pressão da rede diminuirá e o sensor transmitirá constantemente esta referência 
para o sistema. Este, por sua vez, verificará se a pressão está abaixo do set point e, 
caso positivo, aumentará a velocidade do motor através do inversor de frequência 
até atingir a pressão desejada. Ocorrendo o contrário, o consumo na rede hidráulica 
diminui e a pressão da rede hidráulica sobe. Percebendo isto, o sistema novamente 
comparará com o set point e, caso a pressão esteja acima deste parâmetro, enviará 
um comando ao inversor de frequência para que a velocidade diminua, fazendo este 
controle constantemente.
 reCaPItuLando
Neste capítulo aprendemos o funcionamento da chave eletrônica (soft 
starter) em conjunto com o motor elétrico, garantindo sua durabilidade. Vimos 
suas principais características de funcionamento e alguns de seus principais 
parâmetros de configuração. Estudamos também os inversores de frequência, 
que são componentes que variam a frequência elétrica, possibilitando o controle 
de velocidade do motor elétrico. Vimos os principais parâmetros de configuração. 
Finalizando, aprendemos a comparação desses sistemas com outras ligações e 
observamos que eles possuem vantagens e desvantagens, de acordo com sua 
utilização.
referênCIaS
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