inversor de frequencia - conceito e tecnicas de aplicacao

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Elaborado por : Gleston F. de Castro
Inversor de Frequencia
Conceitos e 
Técnicas
de aplicação 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Conceito- o que é um inversor e para que serve
Conceito – dispositivo eletrônico que transforma energia elétrica CA fixa ( tensão e 
frequencia ) em energia elétrica CA variável , controlando a potência consumida pela 
carga.
No caso específico , o inversor de frequencia é utilizado para controlar a 
rotação de um motor assíncrono ( de indução ) . Isto é alcançado através do 
controle microprocessado de um circuito típico para alimentação do motor 
composto de transistores de potência que chaveam rapidamente uma tensão 
CC , modificando o valor “rms” e o período .
Ao controlar a rotação o motor , flexibilizamos a produção da máquina que 
é acionada pelo motor de indução.
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Vantagens de se usar inversores
? Substituição de variadores mecanicos
? Substituição de variadores eletro-magneticos
? Automatização e flexibilização dos processos fabris
? Comunicação avançada e aquisição de dados
? Eliminação de elementos de partida pesada e 
complicada
? Instalação mais simples.
? Aumento da vida útil do maquinário.
? Evita choques mecânicos( trancos) na partida.
? Redução do nivel de ruido.
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Vantagens de se usar inversores
? Excelente regulação de pressão e vazão
? Economia de energia ( demanda e consumo).
? Lembramos que 51% da energia elétrica gasta na industria 
é usada para alimentar os motores.Podemos então ver a 
importância de se dimensionar corretamente nossos 
motores e de reduzir ao máximo a potência consumida 
otimizando os meios de controle e de processo.
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Internet
? http://www.ab.com
? Drives & Motors
? Online Drive manuals
? Technical/White Papers
? Softwares
? http://www.reliance.com
? http://www.tecnaut.com.br
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Temas abordados
? Princípio de funcionamento
? Ruido de modo comum 
? Onda refletida
? Frenagem e regeneração de energia para a rede
? Harmonicos
? Proteção elétrica
? Controle vetorial
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Princípio de funcionamento
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Freqüência de chaveamento
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Efeito do controle escalar v / Hz num motor de 
indução
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Esquema detalhado do circuito interno de um inversor
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Esquema detalhado do circuito interno de um inversor
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Princípio de funcionamento
Ao lado vemos o funcionamento 
para geração de tres tensões 
defasadas 120 º uma da outra 
e,abaixo , a corrente de saída 
do motor
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Como especificar um inversor
1. Potencia e tensão do motor
2. Tipo de máquina ( ventilador , bomba , esteira , elevador , )
3. Ciclo de trabalho da máquina ( tempo para partir , rodar e parar )
4. Quantidade de operações por hora ( ou minutos , ou dias )
5. Tempo de aceleração e desaceleração
6. Inércia da máquina
7. Velocidade mínima e máxima 
8. Comando de 2 fios ou 3 fios 
9. Referencia de velocidade ( rede , sinal analógico , velocidade pre-selecionada , “step – logic” , 
velocidade fixa abaixo de 60 Hz , potenciometro )
10. Acionará acima de 60 Hz ? Cuidado.
11. Tipo de parada ( inercia , rampa , frenagem CC )
12. Resistor de frenagem ? Dimensionar ohms e watts .
13. Temperatura ambiente 
14. Usará contator na entrada ou na saída ?Cuidado com comando .
15. Comunicação serial ( devicenet , controlnet , ethernet , DF1, RS485 , )
16. Ruído eletromagnético ( o inversor tem marca CE , tem filtros externos )
17. Harmonicos ( analisar o impacto do inversor na instalação elétrica )
18. Instalação elétrica - Aterramento e blindagem de cabos 
19. Montagem em painel existente , novo , dentro de gaveta de CCM ?
20. Proteção elétrica ( fusivel , disjuntor , nível de curto – circuito )
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Ruído Modo Comum
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Problemas que estamos sentindo
? Erros no loop de 4- 20 mA
? PLC - erros de comunicação
? RIO
? DH+
? Device Net
? RS232 /RS485
? Ruído Irradiado – o cabo de força entre o inversor e o 
motor funciona como antena
? Ruído Conduzido – sinais elétricos circulando pelos 
cabos de força e malha de terra
? Sensores 
? CLP
? Desequilibrio no aterramento
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Qual a fonte do problema ?
O tipo de tensão que é gerada nos inversores (PWM ) produz 
correntes parasitas através das capacitâncias parasitas – pequenas 
capacitâncias que em 60 Hz não são significativas , mas em altas
frequencias passam a “perturbar” o funcionamento do circuito
Onde estão estas capacitâncias?
Podemos observar na figura abaixo
Cm – capacitância entre os 
enrolamentos do motor e a terra
Cc –capacitância entre os 
componentes IGBT e os condutores 
ou invólucro conectado à terra
Cr – capacitância entre a linha de 
alimentação e a terra
Cs – capacitância entre os condutores 
de saída e a terra
Cy –capacitância entre os capacitores 
de entrada do inversor para 
eliminação dos ruídos eletromgnéticos
( se existirem ) e a terra
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Corrente real do motor
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Caracterização do problema
Acontece a cada chaveamento dos 
IGBT’s
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Problema Fundamental
70 ns
V LL
6 MHz
I Pico
Tensão
saída
inversor
Corrente
Modo 
Comum
Considerando uma tensão 
que muda de 0 até 600Vdc 
em 200nS temos:
Dv/dt = 600/0,0000002=
3.000.000.000 V/s
Caso a capacitância parasita 
seja de 1 nF( equivalente a 
capacitância de 4 metros de 
cabo 2,5 mm2) chegamos a 
uma corrente de
I= 0,000000001 X 
3.000.000.000 = 3 Ampéres
Fluindo pela resistencia e 
indutancia da malha de terra 
é gerado uma queda de 
tensão , basicamente dada 
por :
+ RGROUND x I
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Condição Existente: dv/dt “Ruído”
PROBLEMA: RUÍDO NO SISTEMA DE TERRA DO CLIENTE
* CAMIINHO DE RETORNO ATRAVÉS DE CAPACITÂNCIA PARASITÁRIA
(i.e.. CAMINHOS DESCONHECIDOS) 
* I terra PODE ENCONTRAR ESTES CAMINHOS ATRAVÉS CNC, PLC, E TERRA DE COMPUTADORES
* CORRENTE CONDUZIDA PARA TERRA ? CLIENTE COM PROBLEMA DE RUÍDO EMI 
EMI - Interferência Eletromagnética
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Ruído na Malha – EFEITO NA INSTALAÇÃO
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Ruído na Malha – EFEITO NA INSTALAÇÃO
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Ruído na Malha – EFEITO NA INSTALAÇÃO
nÃO ADIANTA BLINDAR SOMENTE O CABO DE SINAL ,POIS 
ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO O RUÍDO PODE “ENTRAR” NO 
SISTEMA AFETADO
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Ruído irradiado – efeito antena
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Ruído irradiado 
Efeito localizado dentro do painel
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Ruído na Malha – SOLUÇÃO ÓTIMA 
CABO DE POTÊNCIA “SHIELDADO” E ISOLADO
TERRA
SOLUÇÃO: A malha controla o caminho do ruído de HF
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Ruído na Malha – SOLUÇÃO EXCELENTE
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Ruído na Malha – SOLUÇÃO EXCELENTE
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Ruído na Malha – SOLUÇÃO EXCELENTE
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ATENUAR RUÍDO DA FONTE - TORÓIDES
P/ MOTOR
1 2
L1
L1'
5 6
L3
L3'
3 4
L2
L2'
7
GND
CABO do 
INVERSOR
TERRA MALHA
TERRA MOTOR
P/
PE
Efeito do toroide
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O QUE OS TORÓIDES FAZEM ?
70 ns
V LL
6 MHz
I PICO
1.5 à 
50 usI PICO1/3
SPECTRUM 63 kHz à 200 kHz
Currente
com
Nucleo
Modo
Comum
Tensão
saída
inversor
Corrente
Modo 
Comum
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Filosofia de redução Ruído Modo Comum
1. Praticas de Aterramento
? Eliminar espiras com a malha de terra
2. Atenuar ruído da fonte (inversor)
? Adcionar toróides (Commum mode choke) na saída do inversor
? Adcionar toróides (Commum mode choke) no cabo de rede
3. Cabos de força do inversor longe de equipamentos 
sensitivos
? Usar 4 condutores em cabos “shieldados” 
? Usar 4 condutores em eletrodutos
4. Capturar e retornar o ruído para fonte (inversor)
? Adcionar capacitores modo comum
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Solução Completa
MOTOR
CHASSIS
ATENUAÇÃO RUÍDO C/ 
COMMON MODE CHOKE
MALHA CAPTURA RUÍDO 
RETORNANDO P/ DRIVE
L LINK
L LINK
+
+
+
GND
CAPACITORES MODO COMUM
Inversor
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Solução Completa
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Bandejamento de cabos de saída do inversor
Para evitar interferencias entre os cabos de inversor e outros circuitos .
Para evitar sobreaquecimento , permitir um distanciamento mínimo entre os 
“pacotes” de cabos 
Caso haja cabos de outros circuitos desconectados , providenciar o aterramento 
destas pontas
Cabos de dois ou mais circuitos de inversores devem ser separados e em caso de 
desligamento de um inversor , o cabo deve estar bem isolado para não ocorrer 
acoplamento capacitivo entre os cabos de força dos inversores
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CUIDADO COM MERCADO –
ESPECIFICAÇÃO TECNICA DENTRO DO 
DESEJADO
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CUIDADO COM MERCADO –
ESPECIFICAÇÃO TECNICA DENTRO DO 
DESEJADO Cuidado ao pedir orçamento !!!
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CUIDADO COM INSTALAÇÃO – VÁRIOS INVERSORES 
“PENDURADOS” NO MESMO TRANSFORMADOR
Aterrar o secundário em estrela de um transformador é uma boa prática de 
instalação.Sob curto – circuito no secundário,a tensão de qualquer fase para a 
terra não excederá o valor normal que é suportado pela proteção de sobretensão
( MOV ) do inversor.
Este resistor tem sua tensão monitorada para detectar o nível de fuga à 
terra.Com a adição de diversos inversores no mesmo secundário de um 
transformador , as correntes de alta frequencia de todos os inversores fluem 
pelo resistor e podem provocar o acionamento do mecanismo de proteção de 
fuga à terra .Portanto os cabos que conectam os inversores ao motor devem ser 
do tipo blindados e compostos de 4 fios.
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Instalações de Inversores de Frequência 
Onda Refletida
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Fenômeno Onda Refletida
? Indentificada primeiramente em 1900 com as linhas de 
transmissão
? Também conhecida como Onda Estacionária ou Efeito 
Linha de Transmissão
? Bem documentada em comunicações digitais
? Aparecimento com os inversores IGBT ( altas 
frequencias de chaveamento ) 
? Pode causar picos de tensão no Motor
? Poderá causar falha de isolação
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A Física
? O cabo entre o Inversor e o Motor, representa uma 
substancial impedância para os pulso de tensão PWM da 
saída do Inversor.
? A impedância do cabo é proporcional ao comprimento
Indutância / unid. comprimento
Capacitância / unid. comprimento
? Se a impedância do cabo não está casada com a 
impedância do motor ---
Onda Refletida OCORRERÁ !!
Z0 =
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Efeito Linha de Transmissão
INVERSOR
LINHA A
LINHA B
+
-
FONTE BAIXA Z CAPACITIVO
CABLE
Zo ENTRE 50 - 200 OHMS PARA 
CABO 3 FASES 
Zo 1K - 2K OHMS - FASES SEPARADAS
L/CZo = 
L*C
V = 
1
CSG
R1
X1
POR FASE MOTOR
X2
Xm R4 S
MOTOR
Z (60Hz) >> ZoCARGA
POSSIVEL 2x à 4x 
TENSÃO BARRAMENTO CC 
PROBLEMA 
* CAPACIDADE DE ISOLAÇÃO MOTOR - AGORA A TENSÃO ATRAVÉS DA PRIMEIRA VOLTA DA 
BOBINA PODE SER > 1350 VOLTS, AO INVÉS DA 
TENSÃO TÍPICA ATRAVES DA LINHA DE 10-30 VOLTS
* CAPACIDADE DE ISOLAÇÃO CABO - NECESSITA MAIOR FAIXA DE TENSÃO- VIDA UTIL 
* AUMENTO RUÍDO dv/dt NO MOTOR OSCILANDO NO RANGE DE 1 -3MHz 
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TIpica Saída Vpp Pulse PWM no Motor
0
-1
+1
+2
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Qual será a amplitude?
? A velocidade de reflexão
(Depende da capacitância & indutância do cabo) 
MAIS
? O tempo de subida do dispositvo de chaveamento, determina a 
distância do cabo na qual a amplitude da onda refletida 
alcançará a maior amplitude
A amplitude pode chegar a ser 2 - 3 vezes a tensão do 
barramento CC ( 675VCC X 2 = 1350 Volts típico )
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Dependente do tipo de Dispositívo
? GTO - muito baixa = max amplitude muito longas distâncias
? BJT - medio = max amplitude a longas distâncias
? IGBT - muito rápido = max amplitude a pequenas distâncias
(3a. geração)
IGBT BJT GTO
??s ??s50-400ns
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Falha de Isolação
? Pode aparecer de microscópicos furos
? A falha de Isolação pode ser causada por:
? Repetitivas Descargas parciais
? Tensão excede a tensão dielétrica do Ar
? Degradação é relativamente lenta
? Corona
? Tensão ioniza a camada de Ar
? Arcos atraves do enrolamento
? Falha de isolação é imediata
? Tensão execede isolação elétrica da fiação
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O que é destrutivo?
? A força destrutíva depende de 2 fatores
? Amplitude da tensão
? Tempo de subida da forma de onda
? A maioria dos fabricantes de Motores testam sob as 
mesmas normas.
? [(2 X Tensão nominal) + 1000 Volts ] x 1.25
? [(460 X 2) + 1000] x 1.25 = 2.4KV
? Alguns testam @ 3-5 KV
? Estes NÃO são testes destrutivos porque são realizados 
com um tempo de subida muitissimo lento
? Com os IGBT de hoje os tempos de subida de 10-50 ? S
1000 Volts pode ser destrutivo, visto que a senoide
normal tem tempo de subida de 4mS .
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Onde está o maior risco?
? Quanto menor o Inversor/Motor Maior é o risco.
? Baixas potências tipicamente tem altas frequencias de 
chaveamento.
? Motores, pequenos, de baixo custo, tem tipicamente:
? Pouca isolação - Bolhas são prováveis
? Sem papel de “fase” e nas terminações 
? Sem papel de “slot”
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Sobretensão Motor prevista vs. Distância Cabo
IGBT Risetimes Típico
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
2.2
T
en
sã
o 
M
ot
or
 / 
V
cc
0 15 30 45 60 76 91
Distancia Cabo [m]
50 ns
100 ns
200 ns
trise = 400 ns
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O que você pode fazer sobre isso?
? Especificar e comprar motores isolados 1600V
? Manter o motor o mais proximo possível
? Instalar um dispositívo de “proteção”do motor onde 
necessário
? Usar inversor com controle PWM que reduz os picos de 
onda refletida , reduzindo de 3 pu para 2 pu.
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O tipo de cabo pode influenciar na distância
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Proteção do Motor
? Reator na Saída entre inversor & motor
? Reduz dv/dt da tensão (aumenta tempo de subida)
? Reduz forças destrutivas para uma mesma amplitude
? Permite cabos mais longos
? Cria uma queda de tensão
? Pode causar redução de torque
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Proteção do Motor
? Filtros de Saída
? Pode ter sido requerido para reduzir EMI/RFI
? Resultado similar ao Reator
? Cria uma queda de tensão
? Pode causar redução de torque
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O Terminador
? Pequeno
? Sem queda de tensão
? Minima potência dissipada
? Trabalha a qualquer distância de cabo? Mantem forma de onda da corrente
? 2 - 3 opções para todas as aplicações
? A solução mais efetiva
? Resolve preocupações na instalação multi-motor
? Trabalha em todos inversores IGBT & BJT
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Terminador de Linha 
L1
L2
L3
GND
Rx
Rx
Rx
Z0 = Impedância Cabo
Zx = Impedância terminador
Rx = Z0
? ?? ?
Zx - Z0
Zx - Z0
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Solução
Reator 
@ Inversor
Reator 
@ Motor
Inversor
AC
Motor
ou
Inversor
Terminador
@ Motor
AC
Motor
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Reator de Linha vs. Terminador A-B
Custo da Solução do Problema Onda Refletida
480 Volt - Potência [ Hp]
1
10
100
1000
C
u
st
o
 S
o
;u
çã
o
1 10 100 1000
5% Z Reator Linha 
3% Z Reator Linha 
A-B Terminador Linha 
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1336 PLUS - 10 HP 
1336 PLUS - 10 HP 
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
1000 VOLTS 1200 VOLTS
1600 VOLTS 1336 PLUS 10 hp SEM TERMINAÇÃO
1336 PLUS 10 hp REATOR @ DRIVE 1336 PLUS 10 hp REATOR @ MOTOR
1336 PLUS 10 hp TERMINADOR
Comprimento do cabo Inversor-Motor (m)
P
or
 U
ni
d.
 S
ob
re
te
ns
ão
(V
l-l
 / 
V
bu
s)
0 15 30 46 61 76 91 107 122 137 152 182168
Elaborado por : Gleston F. de Castro
1336 PLUS - 50 HP 
1336 PLUS - 50 HP 
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
1000 VOLTS 1200 VOLTS
1600 VOLTS 1336 PLUS 50 hp SEM TERMINAÇÃO
1336 PLUS 50 hp REATOR @ INV 1336 PLUS 50 hp REATOR @ MOTOR
1336 PLUS 50 hp TERMINADOR
0 15 30 46 61 76 91 107 122 137 152 168 182
Comprimento do cabo Inversor-Motor (m)
P
or
 U
ni
d.
 S
ob
re
te
ns
ão
(V
l-l
 / 
V
bu
s)
Elaborado por : Gleston F. de Castro
1336 PLUS - 125 HP
1336 PLUS - 125 HP 
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
Comprimento do cabo Inversor-Motor (m)
P
or
 U
ni
d.
 S
ob
re
te
ns
ão
(V
l-l
 / 
V
bu
s)
1000 VOLTS 1200 VOLTS
1600 VOLTS 1336 PLUS 125 hp (100 hp Motor; SEM TERM.
1336 PLUS 125 hp(100 hp Motor) REATOR @ INV 1336 PLUS 125 hp (100 hp Motor) 
REATOR @ MOTOR1336 PLUS 125 hp (100 hp Motor) TERMINADOR
0 15 30 46 61 76 91 107 122 137 152 182168
Elaborado por : Gleston F. de Castro
1336 PLUS - 250 HP 
1336 PLUS - 250 HP
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
2.20
2.40
2.60
2.80
0 15 30 46 61 76 91 107 122 137 152 168 182
Comprimento de Cabo Inverosr-Motor (m)
P
or
 U
ni
d.
 S
ob
re
te
ns
ão
(V
l-l
 / 
V
bu
s)
1000 VOLTS 1200 VOLTS
1600 VOLTS 1336 PLUS 250 hp (200 hp Motor) sem terminação
1336 PLUS 250 hp (200 hp Motor) REATOR @ INV. 1336 PLUS 250 hp (200 hp Motor) REATOR @ MOTOR
1336 PLUS 250 hp (200 hp Motor) TERMINATOR
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Frenagem e Regeneração
Inversores de Freqüência
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Vamos dar uma paradinha ?
Incorporando uma frenagem no 
nosso Inversor CA.
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Por que precisamos de Frenagem ?
? Para parar ou 
desacelerar o motor;
? Para mudar o sentido 
de rotação;
? Para manter o eixo 
numa posição fixa;
? Para manter tensão 
num material (gerador de 
freio).
Elaborado por : Gleston F. de Castro
O que é Frenagem?
? Frenagem é a remoção da energia 
mecânica (cinética) do sistema.
? Duas considerações durante a Frenagem
:
?Como remover esta energia?
?O que fazer com esta energia ?
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Cargas Regenerativas
Definições :
? O que são Cargas Regenerativas ?
? São cargas que retornam energia para o inversor no momento da 
desaceleração. Como a ponte retificadora de entrada dos inversores 
é unidirecional, a energia de regeneração fica contida no barramento
CC.
? Exemplos de cargas que podem ser Regenerativas :
? Elevadores 
? Centrífugas
? Transportadores em ângulo 
? Grandes máquinas de usinagem
? Pontes rolantes
? Aplicações que requerem elevação de carga 
ou frenagens rápidas, em geral são candidatas a regeneração
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Como remover esta energia?
? Mecanicamente, com um freio mecânico:
? A energia mecânica (cinética) é convertida em 
calor no freio.
? Eletricamente com um inversor:
? A energia mecânica (cinética) é convertida em 
energia elétrica.
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O que fazer com esta energia?
? Retornar a energia para a rede CA.
? Converter a energia em calor:
? no motor
? num dispositivo elétrico (Ex: resistor)
? num dispositivo mecânico (Ex: freio)
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Fatores que afetam a escolha de 
um método de frenagem
? Quantidade de frenagem necessária;
? Qualidade do controle da frenagem;
? Operação contínua ou intermitente, ciclo de 
frenagem;
? Tempo de resposta;
? Custos (compra, instalação, manutenção);
? Parada de emergência (Normas !)
? Dissipação de calor? Pode?
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Frenagem Elétrica
? Por injeção de CC (DC injection braking);
? Por fluxo - maximizando as perdas do motor 
(Flux braking);
? Frenagem dinâmica;
? Frenagem regenerativa para rede.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Injeção de Corrente 
Contínua
? A CC cria um campo fixo no motor.
? A energia é convertida em calor no motor.
? Vantagens:
? Sem hardware adicional
? Sem custo adicional
? Desvantagens:
? Difícil controlar a quantidade de frenagem
? A CC é mantida somente por um certo tempo. 
Precisamos conhecer muito bem a aplicação
? Para uso intermitente. Cuidado para não danificar o 
motor
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Frenagem por Fluxo 
(Flux Braking )
? A corrente de fluxo é aumentada quase no 
valor da corrente nominal, aumentando 
assim as perdas no motor.
? A energia é convertida em calor no rotor e 
no estator.
? Vantagens:
? Sem hardware adicional
? Sem custo adicional
? Desvantagens:
? Usar de maneira intermitente para não 
danificar o motor
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Frenagem Dinâmica
? A energia é retornada no capacitor do 
barramento CC.
? A energia é dissipada em calor num resistor.
? Regula o barramento CC.
? Vantagens: 
? Possibilidade de paralelar várias unidades 
para conseguir torque máximo de 
frenagem
? Resposta dinâmica é limitada pelo 
inversor.
? Solução simples
? Desvantagens:
? Ineficiente para operação contínua (calor)
? Tamanho dos resistores varia em função 
do cilclo de frenagem
? Custo dos resistores
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Regeneração para Rede 
? A energia é retornada para 
rede CA.
? Vantagens:
? Altamente eficiente
? Melhor solução para 
frenagem contínua
? Economia de energia
? Desvantagens:
? Hardware adicional
? Custo de aquisição
1336 REGEN 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Oferecemos a Solução de Frenagem 
Conforme a sua Aplicação
? Gama completa dos vários tipos de frenagens:
? Por injeção de CC
? Frenagem por fluxo
? Frenagem dinâmica
? Regeneração para rede CA
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Ponte de entrada do inversor
X 
Ponte de entrada do 1336Regen 
Ponte de diodo
Ponte IGBT
Uni-direcional
Bi-direcional
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Opções para reaproveitar esta energia :
Freio Regenerativo (Regen Brake) : Conversor usado para transferir 
energia proveniente do barramento CC do drive para a reutilização 
na linha AC (drive único).
Barramento Regenerativo (Regenerative Bus Supply): Conversor de 
Tensão ou Retificador Síncrono Ativo Bi-Direcional para barramento 
comum de regeneração (vários drives)
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Diagrama em Blocos :
Freio Regenerativo (Regen Break)
AC
ACDC
DC
Motor
AC
DC3%
1336… Drive
1336R-1321-
Pre-
Charge
Pre-
Charge
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Diagrama em Blocos :
Barramento Regenerativo (Regenerative Bus Supply)
1336…DC Input Drives
AC
DC
10%
1336R-1321-
DC
AC
Pre-
Charge
DC
AC
Pre-
Charge
DC
AC
Pre-
Charge
Pre-
Charge
Harmonic
Filter
Motor Motor Motor
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Inversor com Frenagem Dinâmica
Frenagem
Motorizaçãoi
Motor
R
1
Inversor CC/CA Barramento CCRetificador 
Rede CA
Ud
+
-
4
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Exemplo de Circuito para 
Freio Dinâmico
To
Voltage
Control
To
Voltage
Control
+ DC Bus
- DC Bus
Fuse
Dynamic
Brake
Resistor
Voltage
Divider
Voltage
Divider
Chopper
Transistor
FWD
FWD
Crowbar
SCR
Bus Caps
Bus Caps
Chopper Transistor
Voltage Control
To
Voltage
Divider
To
Voltage
Divider
Signal
Common
Fuse
To
Voltage
Control
To
Crowbar
SCR
Gate
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Juntar as informações:
? Dados de placa do motor: HP, kW, Amp, RPM, 
etc...
? A inércia do motor e da carga em kilogramas-
metros2 ou lb-ft2.
? A relação de redução do redutor (entre o motor e 
a carga).
? O perfil de velocidade, torque e potência da 
aplicação.
? O ciclo de frenagem.
Primeiro Passo
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Exemplo: Perfil de Velocidade, 
Torque, e Potencia
t
t
t
? (t)
(t)
(t)
T
P
-Pb
t t 4 tt4t1+t321t0
t t 4 tt4t1+t321t0
t t 4 tt4t1+t321t0
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Roteiro de Cálculo para Freio 
Dinâmico
? Calcular a inércia total do sistema.
? Calcular a potência máxima (pico) de frenagem.
? Isto vai servir para determinar o valor ohmico
do resistor de freio.
? Calcular a dissipação térmica. 
? Isto vai servir para calcular a capacidade de 
dissipação térmica do resistor. 
? Verificar os limites de aplicação da unidade de 
frenagem .
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Passo 1 - Inércia Total do Sistema
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Passo 2 - Potência Máxima 
(Pico) de Frenagem
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Passo 3 - Valor Máximo do Resistor
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Passo 4 - Seleção do Módulo de 
Frenagem
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Passo 5 - Valor Mínimo do Resistor
Escolher o valor do resistor.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Passo 6 - Potência de Dissipação do 
Resistor
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Vamos comparar uma solução com frenagem 
dinâmica e frenagem regenerativa para rede.
Economia de Energia
Elaborado por : Gleston F. de Castro
? A aplicação requer 80% de torque de 
frenagem mas durante 50% do tempo.
? Solução tradicional: usar um freio dinâmico e 
dissipar a energia num resistor.
? Solução proposta: usar uma unidade 
regenerativa e reaproveitar a energia.
Exemplo de Aplicação
Elaborado por : Gleston F. de Castro
70
180
1200
min -1
Carga
(605 kgm 2 )
20 sec
Centrifugação
(498 kgm 2 )
46 sec 30 sec
Descarga
42 sec 20 sec
(305 kgm 2 )
2,5 sec
160,5 sec = 22,4 Ciclos
CentrífugaCentrífuga
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Vamos Comparar as Duas Soluções
Frenagem Dinâmica:
Chopper = R$ 5.115,00
Resistor = R$ 4.299,00
Custo Total = R$ 9.414,00
Frenagem Regenerativa:
1336R-78 = R$10.507,00
Reator = R$ 1.126,00
Custo Total = R$ 
11.633,00
Diferença de custo em Reais
R$ 11.633,00
- R$ 9.414,00
R$ 2.219,00
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Compensa pagar R$ 2.219,00 a mais e 
usar uma unidade regenerativa ?
? O chopper e o resistor são dimensionados 
para 75 kW e deverão fornecer um torque de 
frenagem de 80% durante 50% do tempo.
? Vamos calcular a potência desperdiçada em 
calor:
75 kW x 0,8 x 0,5 = 30 kW
Conforme nossa aplicação….
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Ciclo de trabalho : Dois turnos de 8 h/dia, 5 
dias/semana 
Potência desperdiçada por ano:
30 kW x 16 h x 5 dias x 52 semanas 
= 124.800 kW hora por ano
Custo do kW h (por exemplo): R$ 0,10
Total anual em R$: 12.480,00 (Desperdiçado)
.
Total Anual Desperdiçado
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Em quanto tempo pagarei meu
investimento?
Vamos pegar a diferença de custo entre as duas 
soluções, dividir esta diferença pelo total de energia 
desperdiçada e multiplicar o resultado por 12 (meses).
Acharemos o tempo que precisaremos para pagar nossa 
unidade regenerativa.
R$ 2.219,00 = R$ 0,1789
R$ 12.400,00
0,1789 x 12 meses = 2,147 meses
Após este tempo... é só Economia !
Elaborado por : Gleston F. de Castro
HARMÔNICAS HOJEHARMÔNICAS HOJE
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Onde podemos encontrar Harmônicas?Onde podemos encontrar Harmônicas?
?? Na Alimentação CANa Alimentação CA
? Bastante Comentado
IEEE-519 (1992)
? Distorção de Tensão
Tensão Fase-Fase
? Distorção de Corrente
?? No motor CANo motor CA
? Pouco Falado
? Distorção de 
Tensão
Tensão Fase-Neutro
? Distorção de 
Corrente
Elaborado por : Gleston F. de Castro
•• O que são Harmônicas? O que são Harmônicas? 
•• O que as Harmônicas fazem?O que as Harmônicas fazem?
•• Quais são os maiores Quais são os maiores contribuidorescontribuidores? ? 
•• Como determinar se existe problema Como determinar se existe problema 
com harmônicas. com harmônicas. 
•• Como resolver problemas com harmônicas.Como resolver problemas com harmônicas.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Partindo do começoPartindo do começo
Tensão FundamentalTensão Fundamental
Corrente de LinhaCorrente de Linha
•• Formas de Onda sem distorção descritas pela Formas de Onda sem distorção descritas pela frequênciafrequência fundamentalfundamental
•• Fator de Potência define o tempo de defasagem entre Tensão & CoFator de Potência define o tempo de defasagem entre Tensão & Corrente rrente 
Formas de OndasFormas de Ondas
sem distorçãosem distorção
Defasagem devido aDefasagem devido a
componentes reativoscomponentes reativos
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Carga Linear: Corrente e Tensão
são proporcionais.
VAN
IA
Carga não Linear: Corrente e Tensão
não são proporcionais.
VAN
IA
? Qualquer carga não linear. 
? Numa carga não Linear, a corrente não é 
proporcional na tensão aplicada.
Carga não -linear
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Principais cargas geradoras de harmonicos
Elaborado por : Gleston F. de Castro
1a., 5a., 7a.
1a. + 5a. (-20%) + 7a. (-13%) + 
11a. (9%) + 13a. (7%)
1a. + 5a. (-20%) + 7a. (-13%)
1a. + 5a. (-20%)
Somatória das correntes harmonicas
Elaborado por : Gleston F. de Castro
THD - conceito
•• SÉRIE de FOURIER é o método usado para descrever formas de ondSÉRIE de FOURIER é o método usado para descrever formas de onda a 
THD – parâmetro para dimensionar ,o grau de distorção que 
temos numa instalação .Existe dois tipos;
-THD de corrente – gerado pelo produto
-THD de tensão – depende da instalação
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Instantâneos 
Disparos de tiristores no momento errado , pois desloca a passagem pelo zero de tensão .
Erros adicionais nos medidores.
- Forças eletrodinâmicas produzidas por correntes instantâneas com harmônicas 
presentes , provocam vibraçõese ruídos acústicos em dispositivos
eletromagnéticos.
- Conjugado mecânico pulsante em motores de indução, devido a campos girantes 
adicionais , causando vibrações e maiores perdas por diferentes escorregamentos 
entre rotor e estes campos.
- Interferência em telecomunicações e circuitos de controle( cabos de força e controle em paralelo ) .
- Disparo de dispositivos de proteção
- Ressonância entre banco de capacitores de correção de fator de potência e indutância inerente de uma instalação 
elétrica quando sintonizados na frequencia do harmônico .
Aumento da queda de tensão e redução de fator de potência . 
Redução do fator de potência 
Longo prazo 
Sobreaquecimento de capacitores , provocando disruptura de dielétrico.
- Perdas adicionais em transformadores devido ao aumento do efeito pelicular , 
histerese e correntes de Foucalts .
Sobreaquecimento de transformadores devido ao aumento do valor rms da
corrente .
- Sobreaquecimento de cabos e dispositivos de uma instalação elétrica , devido ao 
aumento da impedância aparente com a freqüência.
Desgaste excessivo da isolação dielétrica devido a sobretensão sofrida.
Principais Efeitos das correntes harmonicas
Elaborado por : Gleston F. de Castro
F.P. total = Fator de Deslocamento(Displacement P.F) X Fator de 
Distorção(Distortion P.F.)
? As concessionárias medem o Fator de Potência Total.
? A maioria dos fabricantes de inversores falam somente do displacement power factor.
Fator de Potência 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
? Fator de potência real 
? É o não alinhamento da Tensão e Corrente devido a distorção das formas de Onda.
? Fator de potência de deslocamento
? Defasagem entre Tensão e Corrente na passagem por zero. 
Ambos são importantes e igualmente afetam o fator 
de potência total
1cosFPD ??
O que é Distortion Power Factor?
FPR < FPD – Maior consumo de energia
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Corrente Fase A
Corrente Fase B Corrente Fase 
C
Componente
3ª Harmônica
CORRENTES BALANCEADASCORRENTES BALANCEADAS
1 / 3 da Amplitude,
3 vezes a frequência
Regras Estabelecidas 60 Hz:
• Linhas com correntes balanceadas, implicam em corrente nula no condutor 
de Neutro.
Nova Regra com cargas não lineares 60 Hz:
• Linhas com correntes balanceadas resultará em corrente no condutor de 
Neutro.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Corrente de Neutro não é zero quando existem cargas não lineares, 
mesmo quando a carga é balanceada. Este é o montivo porque o condutor de 
terra deve ser maior do que os de fase.
N
30 o
270 o
150 o
5 5 
ampsamps
5 5 ampsamps
5 5 ampsamps
8.7 8.7 
ampsamps
Cargas Não Lineares 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Distorção de Tensão transferida para o Ponto de Acoplamento Comum (PAC)
DISTORÇÃO DE TENSÃODISTORÇÃO DE TENSÃO
Distorção de Tensão devido a equipamentos
não lineares na planta resulta em um valor
entre 1 a 4%, quando estes equipamentos
correspondem a menos de 30% das cargas
da planta.
Distorção de Tensão
refletido para o PAC
está entre 0.5 e 2%
O que as Harmônicas fazem? 
Uma tensão senoidal pura -
queda de tensão distorcida 
= forma de onda distorcida 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Limites da IEEE-519
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Qual é o maior contribuinte para 
Harmônicas? 
Harmônicas não são novas....
Elas existem em transformadores, motores e capacitores de fp.
Cargas monofásicas não lineares como 
computadores, reator eletrônico, TVs, VCRs tem 
mudado o caminhos do fluxo de corrente da fonte 
para a carga. 
Cargas trifásicas não lineares como máq. de solda, 
aquecedores elétricos, Conversores CC, 
aquecedores de indução podem demandar altos 
picos de corrente da fonte .
Elaborado por : Gleston F. de Castro
CORRENTECORRENTE
FASEFASE
AA BB CC
CC
AA--BB BB--AA CC--AA
TENSÃO VARIÁVELTENSÃO VARIÁVEL
BUS CCBUS CC
REATORREATOR
LINHALINHA
BB
AA
CC
PONTE PONTE 
DIODODIODO
TENSÃOTENSÃO
FASEFASE--FASEFASE
CORRENTE TRIFÁSICA DE CARGA CORRENTE TRIFÁSICA DE CARGA -- VVI DRIVEVVI DRIVE
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Sem reatores, picos Sem reatores, picos 
de corrente são de corrente são 
maiores emaiores e
causam maior stress causam maior stress 
PORQUE FUSÍVEIS PORQUE FUSÍVEIS 
FALHAMFALHAM
CORRENTE CACORRENTE CA
LINHALINHA
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Resumo dos problemas com Resumo dos problemas com harmonicosharmonicos
- Corrente “rms” maior gerando mais perda por efeito joule = I2R
- Maior queda de tensão na instalação
- Distorção da onda de tensão que é entregue a outras cargas
- Piora do fator de potência real 
- Aumento da corrente no neutro – desbalanço de tensão entre 
neutro e terra
- Disparo indevido de dispositivos de proteção por 
dimensionamento sem considerar as correntes harmonicas.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Como se resolve o problema com Como se resolve o problema com 
harmônicas.harmônicas.
? Procurar onde existam altos valores de corrente instantânea. 
? Adicionar ou aumentar a indutancia entre fonte e 
carga. 
? Aumentar a capacidade da fonte de alimentação [cabos, 
proteção, etc.]
? Uso de filtros especiais para casos mais críticos
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Recomendações Recomendações 
•Todo AFVDs deveriam ter uma impedância mínima de 
3%em série (Reator interno individual ou externo).
• Transformadores devem ser dimensionados para carga 
total em KVA vezes 1.2 para inversores PWM com reatores 
e 1.5 para inversores PWM sem reatores.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção Elétrica Proteção Elétrica 
de um sistema de um sistema 
com inversor com inversor 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Os dispositivos usados para proteção elétrica geralmente tem o objetivo de 
eliminar as sobrecorrentes ( curto – circuito e sobrecarga ) que danificam a 
rede de alimentação do inversor ou o motor.
Geralmente são usados disjuntores ou fusíveis ultra rápidos para realizar 
esta proteção.Porém o próprio inversor tem de ser dimensionado para 
suportar o nível de curto – circuito no ponto onde será instalado
O valor de corrente calculada para dimensionar a proteção deve levar 
em consideração fatores tais como : o valor “rms” da corrente de 
alimentação , considerando os harmonicos ; valor de pico ao ligar o 
inversor devido a corrente de pre – carga que de pende de cada 
fabricante ( a princípio ela não deve ser maior que a corrente nominal )
Algumas proteções são realizados pelo inversores que desligam em 
microsegundos os transístores IGBT 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Proteções elétricas integradas no inversor
Sobrecarga – Limitando o valor “rms” num máximo de 1,5 a 2 vexes o valor nominal
Calculando o aquecimento do motor ( I2t ) instântaneamente , levando em 
consideração a velocidade do motor , pois em baixas rotações a auto ventilação não permite 
correntes altas no motor 
Notar que um relé térmico tradicional pode não operar corretamente , pois em baixas 
rotações a corrente do motor , geralmente é menor que a nominal e , num evento de 
uma sobrecarga , ela se elevará a um nível em que não sensibilizará o rele termico.A 
proteção interna do inversor é mais apropiada para proteção do motor e da instalação 
elétrica até o motor.
Quando ocorrer o desarme por sobrecorrente deve – se observar se foi devido a 
aquecimento do motor ou do proprio inversor .
Em caso do inversor , verificar se a circulação de ar está livre ou se o ventilador 
está funcionando. 
Em caso do motor aguardar alguns minutos até o inversor permitir o religamento
.Ele , normalmente , aguarda umtempo para resfriamento do motor.Porem isto 
pode ser “zerado” para que permita a partida imediata do motor – CUIDADO 
PARA NÃO QUEIMAR O MOTOR 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Proteções elétricas integradas no inversor
Curto – circuito- Se um curto acontecer na saída do inversor ( nos terminais do motor ou 
nos cabos entre inversor – motor) a sobrecorrente é detectada internamente no inversor e 
um comando para bloquear os IGBT´s é dado. O curto é eliminado em microsegundos
protegendo o inversor . Esta breve corrente é principalmente alimentada pelos capacitores 
usados com os retificadores e se torna imperceptível pela rede elétrica , conforme 
descrito na figura abaixo .
Portanto , se torna importante que se dimensione o inversor dentro do nível de curto –
circuito no ponto onde está instalado – caso ele não atenda , pode –se colocar um indutor 
na entrada e/ ou na saída , que além de diminuir os ruídos , ajudam a diminuir o nível de 
curto . Outra alternativa é colocar fusível na saída do inversor com capacidade de suportar 
o curto .
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Proteções elétricas integradas no inversor – outras funções
Aquecimento do inversor –um sensor é colocado no dissipador traseiro para detectar 
este aquecimento , e em caso de excesso , desliga o inversor – seu mau funcionamento 
pode causar o desligamento indevido , necessitando ser trocado.Verificar também , se a 
ventilação está funcionando corretamente – bloqueio do fluxo de ar ou ventilador danificado 
podem fazer o inversor parar
Queda de tensão da rede – Esta proteção é necessária para evitar um maufuncionamento
dos circuitos de controle e o motor e para evitar a sobrecorrente quando a rede volta a 
tensão nominal.Geralmente , um valor de tempo de tolerância pode ser ajustado no 
inversor para evitar desligamentos indevido ( na faixa de alguns segundos – Ride Through)
Sobretensão – é usada para evitar danos aos seus componentes de força .
Falta de fase – Nos inversores trifásicos esta função protege sobrecorrente devido ao 
funcionamento monofásico . Para o motor evita sobreaquecimento.
Fuga à terra – Proteção quanto a baixa isolação do motor , cabos ou do próprio
inversor.Observar que esta medição se dá em alta frequencia e pode causar confusão nas 
medições de isolação que normalmente são feitas com aparelhos CC ( megôhmetro).Usar 
cabos e motores mais adequados . 
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Esquema básico da 
partida com inversor
Geralmente obtem – se coordenação tipo 2 segundo a norma IEC947
-Não ocorre a perda de ajustes dos equipamentos
-Não estrague a isolação 
-A combinação disjuntor – inversor – contator deve poder operar 
assim que a causa do curto for eliminada
-Permite –se uma leve soldagem dos contatos do contator , sendo 
separados manualmente .
Para atingir esta condição é necessário consultar as tabelas dos 
fabricantes 
Para inversores observar a pré – carga dos capacitores , mas 
geralmente ela está dentro dos limites de corrente nominal
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Método básico para calculo da corrente do disjuntor ou fusível e do contator
Baseado em.
-Potência mecânica do motor
-Tensão nominal de alimentação 
-Recndimento do motor e do inversor
-Permitir uma sobrecarga contínua de 1,1 em torque constante e 1,05 em torque variável
-Harmonicos , visto que a corrente não é senoidal . Seu valor se torna uma função do THD ( 
distorção harmonica total ) e pode ser dimensionada pela formula 
Então , para um THD de 80%, temos I rms = 1,28 I 1 e para um THD de 40 % ( com filtro ) fica 
I rms = 1,08 I 1 , dando uma diferença de 18 % (PERDA DE ENERGIA !!!) , gerando um custo 
maior no equipamento de proteção .
No cálculo total da corrente , considerando todos estes fatores:
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Proteção elétrica com inversor de 
frequencia
Casos especiais
Inversor alimentando motores em paralelo –Neste caso a proteção de sobrecarga 
não consegue proteger individualmente os motores , sendo necessário colocar reles 
térmicos individuais ,conforme figura abaixo .Esta aplicação restringe o 
funcionamento em baixas rotações para evitar sobrecargas que os reles não 
consigam desarmar.Geralmente é usada em baixas potências .
O inversor deve ser dimensionado para suportar a soma das correntes nominais dos 
motores e , em caso de partida individual através de contator , a corrente deve ser a 
soma das correntes de partidas tradicionais dos motores
Há casos em que a proteção interna deve ser desabilitada para manter a 
continuidade de operação .Neste caso os cabos e contatores devem ser 
sobredimensionados e proteções extras devem ser estudadas .
Elaborado por : Gleston F. de Castro
CONTROLE VETORIAL
Nem todo controle Vetorial é igual
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Conveyor Mixer
Extruder
Tecnologias Disponíveis
Volts / Hertz Sensorless
Vector
Field
Oriented
Speed Regulator Speed Regulator Torque RegulatorSpeed Regulator
Current Limit
Advanced
Current Limit
High Bandwidth
Current Regulator
Converting
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Controle Volts/Hertz 
MOTOR
INVERTER
Tensão de Realimentação
CURRENT
LIMIT Ref. Frequência
Frequência Elétrica
+ CONTROLE
TENSÃO
V Ref
V/Hz Gate
Signals
Elec. Freq
Frequência de escorregamento
+
SLIP
ESTIMATOR
Controle V/Hz
REALIMENTAÇÃO CORRENTE
Ref. Velocid.
LIMITE
CORRENTE
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Controle V/Hz - Torque vs Rotação
Per Unit
Torque
Elaborado por : Gleston F. de Castro
O que é Controle Vetorial ?
? É a habilidade de independentemente controlar o fluxo e o 
torque, produzindo componentes de corrente no motor com o 
propósito de obter um torque preciso e o controle de 
potência.
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Representação Vetorial
100%
87%
50%
0
30o 60o 90o 180o 360o
Va
Va=50% Va=87% Va=100%
30o
60o 90o
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Entendendo Controle Vetorial
Reguladores, logica
controle, e ponte
retificadora.
3 Ø AC
ARM Campo
CC
Arm Campo
Currente
Torque
Currente
Fluxo
DC Drive
Reguladores, logica
controle, e ponte
retificadora.
3 Ø AC
Currente
Torque &Fluxo
Inversor
Drive CA
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Modelo Motor CC
Ia = Corrente produz Torque
If = Corrente produz Fluxo Magnetização
CC
Ia If
Z Z
CC
Ia
If
Carga 1
Carga 2
? ? ? ? ?a*sin (d)
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Modelo Motor CA
Iq = Corrente Produção Torque
Id = Corrente Produção Fluxo
Is = Corrente Total do Estator
CA
Is
Id
Iq
Z
Z
Z
CA
Id
Iq
Carga 1
Carga 2
Is
Is
?? K Id * Iq * sin(d)
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Porque usar Controle Vetorial?
? Controle Torque
? Controle Velocidade Precisa
? Larga Faixa de operação de velocidade
? Resposta Dinâmica
? Alto Torque de Partida
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Tipos de Controle Vetorial
Vetorial de Tensão
? Vetorial de Corrente Regulada
? Modelo Baseado em Vetorial de Fluxo
? Controle de Campo Orientado
Elaborado por : Gleston F. de Castro
MOTOR
INVERTER
PULSE
SELECTOR
FLUX
COMPARE
SPEED
REG.
Torque ErrorTorque Reference
Flux ErrorFlux Reference
Speed Ref
Sensorless Direct Torque Control
Gate
Signals
TORQUE
COMPARE
Flux EstimateTorqueEstimate
Velocity Estimate
ADAPTIVE
MOTOR
CONTROL
Current Feedback
Switch Conditions
Bus Voltage Feedback
Auto Tune
ParametersElaborado por : Gleston F. de Castro
Flux Vector - Torque vs Velocidade
2
1
To
rq
ue
Speed (Hz)
1 2 5 10 20 30 40 50 60
Elaborado por : Gleston F. de Castro
High Bandwidth Current Regulator
MOTOR
INVERTER
VOLTAGE
CONTROL
Voltage Feedback
ADAPTIVE
CONTROLLER
CURRENT
REG.
FLUX
REG.
SPEED
REG.
Electrical
Frequency
Auto Tune
Parameters
Voltage Reference
Current Feedback
Voltage Feedback
Torque Current Ref
Flux I RefFlux Ref
Speed Ref
Slip Frequency
Field Oriented com Realimentação
+
Gate
Signals
Speed Feedback
+
PG
CURRENT
RESOLVER
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Vetorial Corrente Controlada
? Modelo Baseado em Flux Vector
? Modelo Matemático do Motor é armazenado no inversor
? Parametros típicos do Motor - Resistencia Estator, 
Resistencia Rotor, Escorregamento, Indutância 
Estator, Indutancia Rotor, Indutância de 
Magnetização
? Parametros são estimados e variam com motor
? Drive DEVE ser casado com o Motor
Elaborado por : Gleston F. de Castro
? Controle de Campo Orientado
? Correntes de Torque e Fluxo são controladas independentementes
? Controle Alto-Organizado usa informações mediadas no motor para 
determinar o estatus do motor state ao inves de um complicado 
Modelo Matemático do Motor
? NÃO requer motor especial
? Condições F.O.C.( Field Oriented Control)
? Coincidencia de Corrente
? Referência de Corrente e a Realimentação deve ser a mesma
? Controle de Fluxo
? Controle de fluxo sem perda de controle em toda faixa de 
velocidade
Vetorial Corrente Controlada
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Controle de Campo Orientado
? Indirect Self Organized Field Oriented Control
(Controle de Campo Orientado Alto-Organizado Indirentamente)
? Encoder fornece informações sobre a posição do rotor e 
velocidade
? Controle Alto Organizado elimina a necessidade de parametros
detalhados de identificação do motor
? Regulador de Corrente com alto Bandwidth fornece controle 
independente de Fluxo e Torque
? Controle de Velocidade de Alta Performace
? Compensação da Temperatura do motor 
? Auto Tuning
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Auto Tuning
? Regulador de Velocidade
? Teste Inercia Motor 
? Teste Inercia Sistema
? Tune (Otimização) Regulador
? Regulador de Torque
? Identificação Parametros Motor
? Tune Regulador
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Performance de torque
Per Unit
Torque
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Controle de Aceleração
Acceleration:
1.5 Per Unit Load
to 1.0 Per Unit Speed
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Resposta à variação de Carga 
Impact Load:
1.0 Per Unit Load
0.875 Per Unit Speed
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Performace - Sem Realimentação
Controle Encoderless
? Regulação de Velocidade
? +/- 0.5% , com faixa em torque constante de 120:1
? Resposta Dinâmica 30 Radianos/Seg ou melhor
? Regulação Torque 
? +/- 5% Torque nominal
? Resposta Dinâmica 600 Radianos/Seg
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Performace com Realimentação
Encoder
? Regulação Velocidade:
? +/-0.001% na Veloc. máxima com faixa de operação em 
torque constante >= 1000:1
? Resposta Dinâmica de 100 Radianos/Seg
? Regulação Torque:
? +/- 2% Torque nominal
? Resposta Dinâmica de 2500 Radianos/Seg
Elaborado por : Gleston F. de Castro
Comparação de Performace