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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO 
CENTRO TECNOLÓGICO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
PROJETO DE GRADUAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTROLE DE UM MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO 
ATRAVÉS DE UM INVERSOR ESTÁTICO DE FREQUÊNCIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RÓGER PUZIOL AMARAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VITÓRIA – ES 
02/2009 
 
RÓGER PUZIOL AMARAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE GRADUAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Parte manuscrita do Projeto de Graduação 
do aluno Róger Puziol Amaral, 
apresentado ao Departamento de 
Engenharia Elétrica do Centro Tecnológico 
da Universidade Federal do Espírito Santo, 
para obtenção do grau de Engenheiro 
Eletricista. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VITÓRIA – ES 
02/2009 
 
RÓGER PUZIOL AMARAL 
 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DE GRADUAÇÃO 
 
 
 
 
 
COMISSÃO EXAMINADORA: 
 
 
___________________________________ 
Prof. Dr. 
José Denti Filho 
Orientador 
 
 
___________________________________ 
MsC. 
Jair Adriano Lima Silva 
Examinador 
 
 
___________________________________ 
Msc. 
Rogério Oliveira de Aguiar 
Examinador 
 
 
 
 
Vitória - ES, 2 de fevereiro de 2009
 
 i
DEDICATÓRIA 
Aos meus pais e irmãos, que me apoiaram e incentivaram a execução desse projeto em 
todas as suas etapas. 
 
 ii
AGRADECIMENTOS 
Agradeço imensamente a empresa AR VIX COMÉRCIO E SERVIÇOS LTDA pelo 
apoio financeiro e profissional fornecido à elaboração desse projeto. Ao meu amigo 
Jair, pelas dicas e informações de grande valia na formulação dos textos. Ao meu 
professor e orientador José Denti Filho, pelos ensinamentos, dedicação e paciência 
fornecidos para a implementação de todo o sistema. 
 
 
 iii
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 - Sistema condicionador de ar, do tipo expansão indireta, condensação à ar.16 
Figura 2 – Esquemático simplificado da estrutura do Fancoil a ser analisado. ........... 17 
Figura 3 – Configuração do processo a ser controlado. .............................................. 18 
Figura 4 – Representação gráfica da Primeira Lei dos Ventiladores. ......................... 22 
Figura 5 – Característica Tensão x Freqüência............................................................ 25 
Figura 6 – Característica Torque x Freqüência............................................................ 26 
Figura 7 – Característica Potência x Freqüência. ........................................................ 26 
Figura 8 – Esquema de um inversor de freqüência trifásico. ...................................... 27 
Figura 9 – Esquema de um inversor (monofásico) de freqüência. .............................. 28 
Figura 10 – (a) Sentido da corrente de A para B. (b) Sentido da corrente de B para 
A. .................................................................................................................................. 28 
Figura 11 – Formas de onda da tensão. ....................................................................... 30 
Figura 12 – Formação de uma onda PWM. (a) Em tensão de saída máxima. (b) Em 
tensão de sáida reduzida. (c) Em metade da tensão e metade da freqüência. ........... 31 
Figura 13 – Justificativa sobre o uso de onda triangular na geração PWM. ............... 31 
Figura 14 – Diagrama de blocos de um inversor de freqüência. ................................. 33 
Figura 15 - Esquemático de inclusão de um banco de reatância entre inversor e 
motor. ........................................................................................................................... 38 
Figura 16 – Caminho da corrente parasita circulante. ................................................. 39 
Figura 17 – Consequência do desequilíbrio da malha de terra no circuito de controle.40 
Figura 18 – a) Esquemático de uma montagem de um toróide. b) Efeito na corrente 
parasita. ........................................................................................................................ 40 
Figura 19 – Curto circuito instantâneo durante o chaveamento de um diodo para 
outro. ............................................................................................................................ 41 
Figura 20 – Esquemático de instalação de reatância de rede na entrada do circuito de 
alimentação do inversor de frequência. ....................................................................... 42 
Figura 21 – Controle PID atuando simultaneamente. .................................................. 48 
Figura 22 – Exemplo da passos programados para a função jog. ................................ 49 
 
 iv
Figura 23 – Exemplo do cabo de potência utiizado para alimentação do motor de 
indução e inversor de frequência ACS35***. ............................................................. 53 
Figura 24 – Exemplo do cabo de controle utilizado para ligação dispositivos de 
sinais analógicos e e inversor de frequência ACS35***. ............................................ 54 
Figura 25 – Exemplo de disjuntores utilizados para proteção elétrica do sistema. a) 
Circuito de comando. b) Circuito de potência. .................................................. 56 
Figura 26 – Exemplo de contatora auxiliar utilizada para automação do sistema. ..... 57 
Figura 27 – Exemplo de contatora de potência utilizada para energização do sistema.57 
Figura 28 – Exemplo de relé de proteção térmica utilizado no projeto. ...................... 58 
Figura 29 – Transdutor de pressão ACI/LP Series. a) Vista lateral esquerda. b) Vista 
inferior.c) Vista superior. ............................................................................................. 59 
Figura 30 – Estrutura do inversor de frequência ACS350***. .................................... 60 
Figura 31 – Diagrama geral das ligações do inversor ACS350***. ............................ 61 
Figura 32 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle 
Standard ABB. ............................................................................................................. 62 
Figura 33 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle 3 - 
Fios. .............................................................................................................................. 63 
Figura 34 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle 
Alternar. ....................................................................................................................... 64 
Figura 35 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle Pot 
Motor. .......................................................................................................................... 65 
Figura 36 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle 
Manual / Automático. .................................................................................................. 66 
Figura 37 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle PID.67 
Figura 38 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle 
Binário. ........................................................................................................................ 68 
Figura 39 – Console de programação básico. .............................................................. 69 
Figura 40 – Esquemático do adaptador fieldbus do inversor de freqüência 
ACS350***. ................................................................................................................. 73 
 
 v
Figura 41 – Terminais de potência de entrada e saída do inversor de freqüência 
ACS350***. ................................................................................................................. 76 
Figura 42 – Terminais para entrada e saída dos sinais de comando. ........................... 77 
Figura 43 – Configuração de S1 para valores diferentes entre as entradas analógicas.77Figura 44 – Esquema de interligação de potência e comando utilizada. ..................... 78 
Figura 45– Instalação física real de potência e comando utilizada no projeto. ........... 80 
Figura 46 – Exemplo da divergência entre pulsos de tensão entre condutores 
adjacentes devido ao rise time. a) Terminal do motor. b) Puso de tensão na 
primeira espira. c) Pulso de tensão atrasado nas espiras subjacentes. d) Tensão entre 
condutores adjacentes. ................................................................................................. 85 
Figura 47 – Divergências nas definições de rise time: a) NEMA. b) IEC. ................. 86 
Figura 48 – Referências normativas IEC 60034. ......................................................... 87 
Figura 49– Decibilímetro utilizado para medição do nível de ruído na casa de 
máquinas do equipamento. .......................................................................................... 90 
Figura 50 – Característica Tensão x Frequência fornecidas ao motor pelo inversor de 
frequência. .................................................................................................................... 93 
Figura 51 – Comparação entre o custo energético mensal para funcionamento do 
motor com inversor de frequência e partida direta. ..................................................... 97 
 
 
 vi
LISTA DE TABELA 
 
Tabela 1- Distribuição de tensões nas três fases do motor. ......................................... 30 
Tabela 2– Combinações para execuções de diferentes velocidades pré-definidas 
pelos inversores de frequência. .................................................................................... 49 
Tabela 3 – Parâmetros e valores utilizados para a configuração do inversor de 
freqüência ACS350***. ............................................................................................... 82 
Tabela 4 – Parâmetros e valores utilizados para a configuração do inversor de 
freqüência ACS350*** - Continuação. ....................................................................... 83 
Tabela 5 – Referências normativas NEMA MG1 – Partes 30 e 31. ............................ 87 
Tabela 6 – Regras sugeridas para a utilização de filtros entre motor e inversor de 
freqüência. .................................................................................................................... 88 
Tabela 7 – Parâmetros elétricos medidos em uma variação da rotação do inversor de 
freqüência. .................................................................................................................... 91 
Tabela 8 – Parâmetros elétricos medidos em uma variação da rotação do inversor de 
freqüência. Continuação. ............................................................................................. 92 
Tabela 9 – Potências e demandas obtidas para acionamento direto e com inversor de 
frequência. .................................................................................................................... 95 
Tabela 10 – Custo diário e mensal para acionamento do motor de indução trifásico, 
acionamentos direto e com inversor de frequência. .................................................... 96 
Tabela 11 – Relação dos dispositivos utilizados para a execução do projeto, 
incluindo o custo total para implantação do sistema. .................................................. 97 
 
 
 vii
SIMBOLOGIA 
Q1: Vazão na condição operacional 1 
N1: Rotação na condição operacional 1 
H1: Altura de elevação na condição operacional 1 
P1: Potência requerida na condição operacional 1 
γ1: Peso específico do fluido na condição operacional 1 
Q2: Vazão na condição operacional 2 
N2: Rotação na condição operacional 2 
H2: Altura de elevação na condição operacional 2 
P2: Potência requerida na condição operacional 2 
γ2: Peso específico do fluido na condição operacional 2 
ptotal1: Pressão total do fluido na condição operacional 1 
ptotal2: Pressão total do fluido na condição operacional 2 
n: Velocidade de rotação mecânica 
f1: Freqüência fundamental da tensão de alimentação elétrica 
p: Número de pólos 
s: Escorregamento 
T: Torque ou conjugado disponível na ponta do eixo 
K1: Constante � depende do material e do projeto da máquina 
Ǿm: Fluxo de magnetização 
I2: Corrente rotórica 
K2: Constante � depende do material e do projeto da máquina 
V1: Tensão rotórica 
fb: Freqüência base � nominal 
Vb: Tensão base � nominal 
Tb: Torque base � nominal 
P: Potência útil do motor 
Pb: Potência base � nominal 
R: Resistência equivalente total do cabo 
 
 
 viii
ρ: Resistividade do material utilizado 
L: Comprimento total do cabo 
S: Área da seção transversal do cabo 
PMÁX: Potência do resistor r 
VCC: Tensão do circuito intermediário 
r: Valor do resistor 
P3Ǿ: Potência trifásica instantânea consumida pelo motor 
VL: Tensão de linha eficaz fornecida ao motor 
IL: Corrente de linha eficaz consumida pelo motor 
THP: Total de horas do mês em horário de ponta 
hp: Horas de funcionamento diário em horário de ponta 
D: Dias úteis do mês 
THFP: Total de horas do mês fora do horário de ponta 
hfp: Horas de funcionamento diário fora do horário de ponta 
M: Dias do mês 
CT: Custo total aplicado na implantação do projeto 
rc: Redução no custo energético mensal 
RT: Retorno do investimento inicial 
 
 ix
SUMÁRIO 
 
DEDICATÓRIA........................................................................................................... I 
AGRADECIMENTOS ...............................................................................................II 
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... III 
LISTA DE TABELA ................................................................................................ VI 
SIMBOLOGIA ......................................................................................................... VII 
SUMÁRIO ................................................................................................................. IX 
RESUMO ................................................................................................................ XIII 
1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA ...................................................................... 14 
1.1 Introdução ......................................................................................................... 14 
1.2 Conclusões ........................................................................................................ 15 
2 APLICAÇÃO DO SISTEMA ........................................................................ 16 
2.1 Introdução ......................................................................................................... 16 
2.2 Descrição do sistema condicionador de ar ........................................................ 16 
2.3 Conclusões ........................................................................................................ 18 
3 ANÁLISE MECÂNICA DO SISTEMA ....................................................... 19 
3.1 Introdução ......................................................................................................... 19 
3.2 Lei dos Ventiladores ......................................................................................... 19 
Percebe-se então uma relação direta entre pressão e vazão nos ventiladores, o que 
facilita na análise do ponto de operação ótimo para o sistema. .............................. 22 
3.3 Conclusões ........................................................................................................ 22 
4 INVERSORES DE FREQUÊNCIA ............................................................. 23 
4.1 Introdução ......................................................................................................... 23 
4.2 Características gerais ........................................................................................23 
4.3 Variação da velocidade em motores de indução trifásicos ............................... 23 
4.4 Circuito interno ................................................................................................. 27 
4.5 Diagrama de blocos ........................................................................................... 32 
4.6 Modos de controle ............................................................................................. 34 
4.6.1 Controle escalar ....................................................................................... 34 
 
 x
4.6.2 Controle vetorial ...................................................................................... 34 
4.7 Vantagens na utilização de um inversor de freqüência ..................................... 35 
4.8 Cuidados na utilização de um inversor de freqüência ...................................... 36 
4.8.1 Corrente de fuga nos cabos ..................................................................... 37 
4.8.2 Interferência eletromagnética – EMC ..................................................... 39 
4.8.3 Harmônicos: análise do impacto do inversor de freqüência na instalação 
elétrica .............................................................................................................. 41 
4.9 Parâmetros: entendendo o sistema e a utilização .............................................. 43 
4.9.1 Ajuste de parâmetros ............................................................................... 44 
4.9.2 Parâmetros avançados ............................................................................. 47 
4.10 Conclusão ........................................................................................................ 51 
5 DISPOSITIVOS UTILIZADOS ................................................................... 52 
5.1 Introdução ......................................................................................................... 52 
5.2 Motor de indução trifásico ................................................................................ 52 
5.3 Cabos de potência ............................................................................................. 52 
5.4 Cabos de comando ............................................................................................ 54 
5.5 Disjuntores ........................................................................................................ 55 
5.6 Contatores ......................................................................................................... 56 
5.6.1 Contatora de comando ............................................................................. 57 
5.6.2 Contatora de potência .............................................................................. 57 
5.7 Relés de sobrecarga ........................................................................................... 58 
5.8 Transdutor de pressão ....................................................................................... 59 
5.9 Inversor de freqüência ACS350*** .................................................................. 60 
5.9.1 Modos de aplicação do inversor de freqüência ACS350*** .................. 61 
5.9.1.1 Standard BB ............................................................................... 62 
5.9.1.2 Três Fios ..................................................................................... 62 
5.9.1.3 Alternar ....................................................................................... 63 
5.9.1.4 Pot Motor .................................................................................... 64 
5.9.1.5 Manual / Auto ............................................................................. 65 
5.9.1.6 Controle PID .............................................................................. 66 
 
 xi
5.9.1.7 Controle de Binário .................................................................... 67 
5.9.2 Dispositivos e funções opcionais do inversor de freqüência ACS350***68 
5.9.2.1 Interface Homem-Máquina - IHM ............................................. 69 
5.9.2.2 Adaptador de fieldbus ................................................................ 73 
5.9.2.3 Resistências de frenagem ........................................................... 74 
5.10 Conclusões ...................................................................................................... 75 
6 INSTALAÇÃO E MODO DE CONTROLE DO SISTEMA ..................... 76 
6.1 Introdução ......................................................................................................... 76 
6.2 Terminas de entrada e saída do inversor de freqüência ACS350*** ............... 76 
6.3 Modo de controle: análise e configuração de comando e potência .................. 77 
6.4 Configuração dos parâmetros utilizados ........................................................... 80 
6.5 Conclusão .......................................................................................................... 83 
7 ANÁLISE DO SISTEMA .............................................................................. 84 
7.1 Introdução ......................................................................................................... 84 
7.2 Influência do inversor de frequência no sistema isolante do motor ................. 84 
7.2.1 Rise time .................................................................................................. 85 
7.2.1.1 Considerações normativas sobre o rise time .............................. 86 
7.2.1.2 Análise do rise time .................................................................... 87 
7.2.2 Comprimento do cabo ............................................................................. 88 
7.2.3 Mínimo tempo entre pulsos ..................................................................... 89 
7.2.4 Frequência de chaveamento .................................................................... 89 
7.2.5 Funcionamento com multi-motores ........................................................ 90 
7.3 Relação custo x benefício ................................................................................. 91 
7.4 Conclusão .......................................................................................................... 98 
8 CONCLUSÃO ................................................................................................ 99 
APÊNDICE A ........................................................................................................... 100 
APÊNDICE B ........................................................................................................... 101 
APÊNDICE C ........................................................................................................... 103 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................... 108 
 
 
 xii
 
 
 xiii
RESUMO 
Com o intuito de se reduzir o consumo de energia elétrica em um sistema, é proposto, 
utilizando-se de um inversor de frequência, o controle da velocidade de rotação de um 
ventilador centrífugo pertencente a um equipamento condicionador de ar, do tipo 
Fancoil, cuja força motriz de potência e torque é um motor de indução trifásico. 
São definidas as características do sistema, identificando todos os dispositivos 
utilizados e necessários à implementação do projeto. Paralelamente, é avaliada a 
relação custo/benefício para a aplicação, aliada ao ganho de precisão no tempo de 
utilização de uma unidade de filtragem, pertencente ao processo de qualidade do ar 
interior, também do sistema. 
Uma análise quantitativa da influência do inversor ao motor é realizada, destacando e 
comparando os parâmetros mínimos exigidos pelas normatizações e regulamentações 
vigentes com os adquiridos em medições em campo.
 
 
14
1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA 
1.1 Introdução 
Há muito se falava naredução do consumo de energia elétrica no país, mais 
precisamente daquela proveniente de usinas hidrelétricas. Entretanto, a 
conscientização da população brasileira a respeito dessa necessidade obteve maior 
interesse à partir do ano de 2001, quando a escassez de recursos hídricos, aliada com a 
falta de investimentos nos setores de geração, transmissão e distribuição de energia, 
proporcionaram o que já havia sido alertado, sem contudo ter sido levado com a 
devida atenção: a falta de energia elétrica, evidenciada ainda mais com o advento do 
“Apagão” [1]. A palavra de ordem foi a racionalização do consumo desse bem, até 
então tido como inesgotável. 
Além da necessidade de se adquirir novos hábitos que reduzissem o consumo de 
energia, houve um interesse em adquirir tecnologias que auxiliassem ainda mais nessa 
redução. E não apenas a procura por produtos energeticamente eficientes foi 
intensificada. O resultado financeiro obtido com a implantação de estudos e medidas 
de diminuição do dispêndio de energia mostrou-se muito eficaz em diversos tipos de 
processos. A área de automação encontrou, portanto, possibilidade de se desenvolver 
ainda mais, em diversos tipos de aplicações. 
Levando em consideração a necessidade de se reduzir o consumo de energia elétrica, 
este projeto propõe a aplicação de um inversor de freqüência para controle da 
velocidade de rotação de um motor de indução trifásico, que faz parte de um sistema 
condicionador de ar, do tipo central, cujas condições de trabalho são ininterruptas, 
visto que atende ao centro cirúrgico do hospital CIAS – Centro Integrado de Atenção à 
Saúde. 
A redução de energia é baseada nas relações de similaridade do sistema de ventilação 
mecânica do sistema e no princípio de funcionamento de um inversor de frequência, 
propiciando um controle preciso e otimizado na velocidade de rotação do motor de 
indução trifásico na aplicação do processo alvo. 
 
 
15
1.2 Conclusões 
Nesse capítulo foi apresentada uma nova concepção do consumo de energia elétrica no 
país, e o que o projeto em questão propõe para a redução na utilização desse bem. 
 
 
 
16
2 APLICAÇÃO DO SISTEMA 
2.1 Introdução 
Neste capítulo será apresentada uma breve descrição do sistema condicionador de ar, 
do tipo central, responsável pela climatização ambiente e qualidade do ar interior do 
hospital Unimed CIAS, diferenciando os principais componentes do ciclo de 
refrigeração e o objetivo na aplicação do projeto propriamente dito. 
2.2 Descrição do sistema condicionador de ar 
O sistema a ser analisado é do tipo expansão indireta [2]. Trata-se de uma unidade 
central, responsável por todo o ciclo frigorígeno, normalmente chamada de URL – 
Unidade Resfriadora de Líquidos. Nesse sistema, ao invés do fluido refrigerante 
participar diretamente do processo de retirada de calor do local de interesse, esse 
resfria um fluido, geralmente a água, que circulando através de tubulações, geralmente 
de aço galvanizado, PAD (Polímero de Alta Densidade) ou PEX (Polietileno 
Reticulado), próprios para o tipo de utilização, realizam a troca térmica entre o 
ambiente propriamente dito, por meio de serpentinas na unidade final do sistema, 
chamados de “Fancoil’s” [2]. Essa unidade é composta por sistemas de climatização e 
tratamento do ar ambiente, com índices de temperatura, qualidade do ar e umidade 
controlados. 
A Figura 1 mostra um esquemático simplificado do funcionamento do sistema. 
 
Figura 1 - Sistema condicionador de ar, do tipo expansão indireta, condensação à ar. 
 
 
17
O Fancoil a ser analisado é composto basicamente de um ventilador centrífugo, 
responsável pela entrada e saída do ar na unidade, serpentina de cobre, por onde 
circula a água gelada e, de filtros, responsáveis pela qualidade do ar interior do local. 
Acoplado ao ventilador centrífugo, por meio de correias, está um motor de indução 
trifásico, que é a força motriz que o fará movimentar-se. A Figura 2 exemplifica a 
estrutura propriamente dita. 
 
Figura 2 – Esquemático simplificado da estrutura do Fancoil a ser analisado. 
Como observado na Figura 2, à medida que o ar do ambiente passa pelo filtro, 
impulsionado pelo ventilador centrífugo, vai eliminando impurezas. Parte dessas 
impurezas se prendem ao elemento filtrante, o que dificulta o escoamento do fluido, 
aumentando dessa forma a pressão diferencial que o ar tem que vencer para ultrapassar 
o filtro. A idéia do projeto baseia-se no controle da rotação do motor de indução 
trifásico utilizando-se um inversor de frequência, considerando o ventilador centrífugo 
como uma bomba de ar [3] e obedecendo-se sua característica Pressão x Vazão, aliada 
a análise da pressão diferencial sobre o filtro. Com isso, além da economia de energia, 
devido à menor rotação do motor quando o filtro for novo, será também aplicado um 
melhor aproveitamento da vida útil desse elemento, com precisão do tempo de sua 
utilização. O diagrama de blocos da Figura 3 mostra a configuração do processo a ser 
controlado. 
 
 
18
 
Figura 3 – Configuração do processo a ser controlado. 
A característica principal do inversor de frequência utilizado no projeto é a capacidade 
de variar a velocidade do motor de indução trifásico mantendo o torque nominal. 
O modo como o inversor de freqüência, aqui também chamado de conversor de 
freqüência, possui a capacidade de variar a velocidade de um motor de indução 
trifásico será analisado em capítulos posteriores. 
2.3 Conclusões 
Neste capítulo apresentou-se a estrutura básica do sistema condicionador de ar a ser 
submetido o projeto, relatando paralelamente os objetivos e benefícios a serem 
alcançados em sua aplicação. 
 
 
19
3 ANÁLISE MECÂNICA DO SISTEMA 
3.1 Introdução 
Antes de entrar em detalhes sobre tipos e princípio de funcionamento de um inversor 
de freqüência, analisar-se-ão as leis de semelhança física que regem o sistema alvo. 
3.2 Lei dos Ventiladores 
Os ventiladores de sistemas de ventilação aplicados no condicionamento de ar 
(refrigeração, aquecimento, exaustão, filtragem, renovação, diluição de poluentes, etc.) 
são, geralmente, de baixa pressão, isto é, não transferem energia suficiente para impor 
uma variação apreciável de densidade do fluido de trabalho (o gás) [3]. Além disso, o 
fluxo nesses sistemas tem velocidade relativamente baixa. Conseqüentemente, o 
escoamento do ar (e outros gases) pode ser tratado como se fosse o de um fluido 
incompressível, o que facilita sobremaneira a análise e a torna similar ao de líquidos 
em tubulações. Para diferenciarmos entre escoamentos compressíveis e 
incompressíveis, são tomados como referência os valores de 500 mmCA para a 
energia específica transferida e, 100 m/s para a velocidade de desaceleração até a 
estagnação do fluido [3]. Os ventiladores de sistemas de ventilação aplicados no 
condicionamento de ar possuem valores abaixo dessas referências. 
As relações de similaridade das máquinas de fluxo para um mesmo equipamento 
(operando em rotações distintas, com fluidos de pesos específicos distintos) são 
escritas como: 
2
1
2
1
N
N
Q
Q
= (1) 
2
2
2
1
2
1
N
N
H
H
= (2) 
3
2
3
1
2
1
2
1 .
N
N
P
P
γ
γ
= (3) 
Onde: 
Q1: Vazão na condição operacional 1; 
 
 
20
N1: Rotação na condição operacional 1; 
H1: Altura de elevação na condição operacional 1; 
P1: Potência requerida na condição operacional 1; 
1γ : Peso específico do fluido na condição operacional 1; 
Q2: Vazão na condição operacional 2; 
N2: Rotação na condição operacional 2; 
H2: Altura de elevação na condição operacional 2; 
P2 Potência requerida na condição operacional 2 
2γ : Peso específico do fluido na condição operacional 2 
Entretanto, a altura de elevação não é o conceito usual para representar a energia 
transferida por ventiladores. É necessário reescrever as relações de similaridadeem 
termos de pressão total, assim chamadas de as “Leis dos Ventiladores” [4]. São elas: 
• Primeira Lei dos Ventiladores: A primeira lei dos ventiladores tem por 
objetivo a determinação da nova curva característica (pressão total x vazão) 
quando a rotação do ventilador varia (N1≠N2), mas o peso específico padrão se 
mantém ( 21 γγ = ). Assim, se a rotação varia, variar-se-ão a vazão, a pressão 
total e a potência . 
• Segunda Lei dos Ventiladores: A segunda lei dos ventiladores tem por 
objetivo a determinação da nova curva característica (pressão total x vazão) 
quando o peso específico do fluido de trabalho é diferente do padão ( 21 γγ ≠ ), 
mas a vazão constante é a referência no procedimento (Q1=Q2). Se a vazão deve 
ser constante, a relação de similaridade imposta por (1) estabelece que a rotação 
também é constante (N1=N2). Da mesma forma, se a rotação é constante, a 
relação vale também para a altura de elevação (H1=H2) . 
• Terceira Lei dos Ventiladores: A terceira lei dos ventiladores tem por 
objetivo a determinação da nova curva característica (pressão total x vazão) 
 
 
21
quando o peso específico do fluido de trabalho é diferente do padrão ( 21 γγ ≠ ), 
mas a pressão total constante é a referência no procedimento. 
Das três leis apresentadas, a que se que se relaciona ao estudo do presente trabalho é a 
primeira, razão pela qual serão mostradas suas relações de similaridade. Assim, de (1), 
a nova vazão é dada por: 
1
2
12 . N
N
QQ = (4) 
A nova relação para a pressão total resultará da similaridade para a altura de elevação. 
Da similaridade (2), sabe-se que: 
2
1
2
2
12 .
N
N
HH = (5) 
Usando a definição de altura de elevação e de pressão total [4], lembrando-se para o 
referido caso que γγγ == 21 e, a relação de similaridade para vazão (1), chega-se a 
similaridade: 
2
1
2
2
12 .
N
N
ptotalptotal = (6) 
Onde: 
ptotal1: pressão total do fluido na condição operacional 1; 
ptotal2: pressão total do fluido na condição operacional 2; 
Para a potência, tem-se: 
3
1
3
2
12 .
N
N
PP = (7) 
A representação gráfica da primeira lei dos ventiladores está mostrada na curva 
caracterísica da Figura 4. Considera-se o ponto de operação de referência, sobre a 
curva característica para a rotação N1 e, a curva de eficiência e2. Se a rotação aumenta 
para N2 (N2>N1), o deslocamento ocorrerá com uma eficiência constante e2 para o 
ponto II. A vazão Q2, a pressão total ptotal2 e a potência P2 serão calculadas pelas 
 
 
22
relações acima apresentadas, (4), (6) e (7), respectivamente. Da mesma forma ocorrerá 
se a rotação diminuir de N1 para N3 (N3<N1). 
 
Figura 4 – Representação gráfica da Primeira Lei dos Ventiladores. 
Percebe-se então uma relação direta entre pressão e vazão nos ventiladores, o que 
facilita na análise do ponto de operação ótimo para o sistema. 
3.3 Conclusões 
Foi realizada uma breve descrição das leis de semelhanças físicas que regem o 
comportamento da pressão na saída de um ventilador quando da variação da vazão, ou 
seja, indiretamente relaciona a rotação do ventilador (ligado ao motor elétrico de 
indução trifásico) à variação da vazão. 
 
 
23
4 INVERSORES DE FREQUÊNCIA 
4.1 Introdução 
Nesse capítulo serão descritas as definições e conceitos de um inversor de freqüência, 
suas características principais, topologias, circuitos e processamentos utilizados, além 
da análise dos grupos de parâmetros mais abrangentes na atualidade. 
4.2 Características gerais 
Os inversores de frequência são equipamentos eletrônicos cuja função é o controle da 
velocidade de rotação de motores elétricos a corrente alternada (CA). Os 
cicloconversores [5] antecederam de certa forma os atuais inversores, visto que eram 
utilizados para converter 60 Hz da rede elétrica em uma frequência mais baixa. 
Entretanto, era uma conversão CA-CA, o que difere dos inversores de frequência, já 
que utilizam conversão CA-CC-CA. 
Os inversores podem ser classificados pela sua topologia. É dividida em três partes, 
sendo a primeira para o tipo de retificação de entrada, a segunda para o tipo de 
controle do circuito intermediário e a terceira para a saída. Independente da topologia 
utilizada, tem-se agora uma tensão CC no circuito intermediário e, deve-se transformá-
la em tensão CA para acionar o motor CA. 
De todos os tipos de invesores de frequência existentes [6], os mais utilizados são com 
a topologia tipo PWM (Pulse Width Modulation), razão pela qual será exposto seu 
princípio de funcionamento. 
4.3 Variação da velocidade em motores de indução trifásicos 
A relação entre a rotação, a freqüência de alimentação, o número de pólos e o 
escorregamento de um motor de indução obedece à seguinte equação: 
)1.(
.120 1 s
p
f
n −= (8) 
Onde: 
n: Velocidade de rotação mecânica (rpm); 
 
 
24
ƒ1: Freqüência fundamental da tensão de alimentação (Hz); 
p: Número de pólos; 
s: Escorregamento. 
A análise da fórmula mostra que se pode atuar em três parâmetros , no intuito de se 
variar a velocidade de um motor dessa estrutura: o número de pólos, o escorregamento 
e, a freqüência da tensão rotórica. Assumindo-se que o número de pólos de um motor 
CA seja fixo (determinado em sua construção), e que a faixa de variação do 
escorregamento é pequena, além de causar perdas rotóricas [7], ao variar-se a 
frequência da tensão de alimentação, varia-se também, na mesma proporção, a 
velocidade do campo girante [7] e, conseqüentemente, a velocidade mecânica de 
rotação da máquina. 
O inversor de freqüência, portanto, pode ser considerado como uma fonte de tensão 
alternada de freqüência variável. É uma aproximação grosseira, porém, dá uma idéia 
pela qual chama-se um acionamento CA de “inversor de freqüência”. 
A função do inversor de freqüência, entretanto, não á apenas controlar a velocidade de 
um motor CA. Ele precisa manter o torque (conjugado) constante para não provocar 
alterações na rotação, quando o motor estiver com carga. 
O torque desenvolvido pelo motor de indução segue a equação: 
21 .. IKT mφ= (9) 
Onde: 
T: Torque ou conjugado disponível na ponta do eixo (N.m); 
K1: Constante � Depende do material e do projeto da máquina; 
mφ : Fluxo de magnetização (Wb); 
I2: Corrente rotórica (A). 
E o seu fluxo magnetizante, desprezando-se a queda de tensão ocasionada pela 
resistência e pela reatância dos enrolamentos estatóricos, vale: 
 
 
25
1
1
2 . f
V
Km =φ (10) 
Onde: 
K2: Constante � Depende do material e do projeto da máquina; 
V1: Tensão estatórica (V). 
Substituindo-se (10) em (9), o valor do torque na ponta do eixo passa a ser 
representado por: 
2
1
1
21 ... If
V
KKT = (11) 
Ou seja, admitindo-se que a corrente I2 depende da carga e, que essa é constante 
(portanto, corrente praticamente fixa), para que esse torque realmente fique invariável, 
o inversor deve manter a relação V1/f1 constante. Isto é, caso haja mudança de 
freqüência, ele deve mudar (na mesma proporção) a tensão, para que a razão se 
mantenha. O motor fornece assim um ajuste contínuo de velocidade e conjugado com 
relação à carga mecânica. 
A partir disso e, baseando-se nas equações acima, podem-se obter as seguintes curvas 
características: 
• Característica Tensão x Freqüência 
A variação da relação V1/f1 é feita linearmente até a freqüência base (fb�nominal) do 
motor. Acima dessa, a tensão é máxima (Vb�igual à nominal) e, permanece 
constante, havendo então apenas a variação da freqüência aplicada ao enrolamento 
estatórico do motor, conforme representado pela Figura 5. 
 
Figura 5 – Característica Tensão x Freqüência. 
 
 
26
• Característica Torque x Freqüência 
Acima da freqüência base, pode-se observar a chamada região de enfraquecimento de 
campo, pois ali o fluxo decresce com o aumento da freqüência, provocandotambém a 
diminuição do torque no eixo do motor (como Vb = cte, com o aumento de fb, a relação 
Vb/fb diminui, reduzindo-se assim o torque, de acordo com a relação (11)). A curva 
característica que relaciona o torque e a velocidade do motor acionado por inversor de 
freqüência está representada pela Figura 6. 
 
Figura 6 – Característica Torque x Freqüência. 
• Característica Potência x Freqüência 
Observa-se assim que, o torque permanece constante até a freqüência base e decresce 
gradativamente acima desta. Como: 
nTP .= (12) 
Onde: 
P: Potência útil do motor (W). 
A potência útil do motor cresce linearmente até a frequência base e, permanece 
constante acima desta, conforme pode ser observado pela Figura 7. 
 
Figura 7 – Característica Potência x Freqüência. 
 
 
27
4.4 Circuito interno 
Os inversores de freqüência com tensão imposta PWM são atualmente os 
equipamentos mais empregados para a alimentação de motores de baixa tensão nas 
aplicações industriais que requerem variação de velocidade. Eles operam como uma 
interface entre a fonte de energia (rede elétrica) e o motor de indução. 
O processo de obtenção da tensão e freqüência desejadas por meio de tais 
equipamentos passa por três estágios, como mostra o diagrama simplificado da Figura 
8. 
 
Figura 8 – Esquema de um inversor de freqüência trifásico. 
A primeira etapa do circuito é formada por uma ponte retificadora (onda completa) 
trifásica e, dois capacitores de filtro. Esse circuito forma uma fonte CC simétrica, pois 
há um ponto de terra como referência. Tem-se então uma tensão contínua +V/2 
(positiva) e uma –V/2 (negativa) em relação ao terra, formando o que chama-se de 
“barramento CC”. O barramento CC alimenta a segunda etapa, constituída de seis 
transistores IGBT’s [8] e que, através de uma lógica de controle (terceira etapa), “liga 
e desliga” os transistores de modo a alternarem o sentido de corrente que circula pelo 
motor. 
Para um melhor entendimento de como é possível transformar uma tensão CC em CA, 
através do chaveamento de transistores em um circuito trifásico, recorre-se a um 
circuito monofáciso para análise. Observando-se a Figura 9, nota-se que a estrutura de 
um inversor trifásico é praticamente igual ao modelo monofásico. A primeira etapa é o 
 
 
28
módulo de retificação e filtragem, que gera uma tensão CC fixa (barramento CC) e, 
que alimenta 4 transistores IGBT’s. 
 
Figura 9 – Esquema de um inversor (monofásico) de freqüência. 
Supõe-se agora que o circuito da lógica de controle ligue os transistores 2 a 2 na 
seguinte ordem: 
1. Transistores T1 e T4 ligados e, T2 e T3 desligados: Nesse caso, a corrente 
circula no sentido de A para B, conforme nos mostra a Figura 10a. 
2. Transistores T1 e T4 desligados e, T2 e T3 ligados. Nesse caso, a corrente circula 
no sentido de B para A, conforme nos mostra a Figura 10b. 
 
Figura 10 – (a) Sentido da corrente de A para B. (b) Sentido da corrente de B para A. 
Ao inverter-se o sentido de corrente, a tensão na carga (motor) passa a ser alternada, 
mesmo estando conectada a uma fonte CC. Caso se aumente a freqüência desses 
transistores, também eleva-se a velocidade de rotação do motor, e vice-versa. Como os 
transistores operam como chaves (corte ou saturação), a foma-de-onda de tensão de 
saída do inversor de freqüência é sempre quadrada. 
Faça-se agora uma analogia de funcionamento tomando como base o inversor trifásico 
da Figura 8. A lógica de controle agora precisa distribuir os pulsos de disparos pelos 6 
IGBT’s, de modo a formar uma tensão de saída (embora quadrada) alternada e, 
 
 
29
defasada de 120º uma da outra. Como são 6 transistores e, deve-se ligá-los 3 a 3, 
existem 8 combinações possíveis, porém apenas 6 serão válidas. 
A lógica de controle proporcionará as seguintes combinações de pulsos para ativar 
(ligar) os IGBT’s: 
• Primeiro tempo: T1, T2, T3; 
• Segundo tempo: T2, T3, T4; 
• Terceiro tempo: T3, T4, T5; 
• Quarto tempo: T4, T5, T6; 
• Quinto tempo: T5, T6, T1; 
• Sexto tempo: T6, T1, T2. 
As possibilidades T1, T3, T5 e T4, T6, T2 não são válidas, pois ligam todas as fases do 
motor no mesmo potencial. Não havendo diferença de potencial, não haverá energia 
para movimentar o motor. Portanto, essa é uma condição proibida para o inversor. 
Utiliza-se como análise uma das condições. As restantes serão análogas. No primeiro 
tempo tem-se T1, T2 e T3 ligados e, os restantes desligados. O barramento CC possui 
uma referência central (terra), portanto, +V/2 e –V/2 como tensão CC. Para que o 
motor CA possa funcionar bem, as tensões de linha Vrs, Vst e Vtr devem estar 
defasadas de 120º [7]. O fato da forma-de-onda ser quadrada não compromete o 
funcionamento do motor. Para esse primeiro tempo de chaveamento, obtém-se: 
• Vrs = +V/2 – V/2 = 0; 
• Vst = +V/2 – (-V/2) = +V; 
• Vtr = -V/2 – V/2= -V. 
Realizando-se as seis condições (tempos) que a lógica de controle estabelece aos 
IGBT’s, tem-se a seguinte distribuição de tensões nas três fases do motor, como 
mostra a Tabela 1. 
 
 
 
30
IGBT’s VRS VST VTR TEMPOS 
T1, T2, T3 0 +V -V 1º Tempo 
T2, T3, T4 -V +V 0 2º Tempo 
T3, T4, T5 -V 0 +V 3º Tempo 
T4, T5, T6 0 -V +V 4º Tempo 
T5, T6, T1 +V -V 0 5º Tempo 
T6, T1, T2 +V 0 -V 6º Tempo 
Tabela 1- Distribuição de tensões nas três fases do motor. 
Passando essa tabela para um diagrama de tempo, obtém-se as três formas-de-onda de 
tensao, como mostra a Figura 11. Nota-se que as três fases estão defasadas de 120º 
elétricos, exatamente como a rede elétrica trifásica. 
 
Figura 11 – Formas de onda da tensão. 
Entretanto, resta ainda saber como o inversor poderá mudar a tensão V, se ela é fixada 
no barramento CC através da retificação e filtragem da própria rede. 
O inversor altera a tensão V, oriunda do barramento CC, através da modulação PWM. 
A unidade lógica, além de distribuir os pulsos aos IGBT’s do modo explicado 
anteriormente, também controla o tempo em que cada IGBT permanece ligado (ciclo 
de trabalho). 
Quando V tem que aumentar, os pulos são “alargados” e, quando V tem que diminuir, 
os pulsos são “estreitados”. Dessa forma, a tensão eficaz [9] entregue ao motor poderá 
ser controlada. 
Um método para entender como isso pode ser realizado é tomando-se uma senóide de 
referência e, através do circuito de controle, compará-la com uma forma de onda 
triangular, como mostra a Figura 12. O ponto de cruzamento determina o disparo dos 
 
 
31
transistores. A Figura 12a mostra uma saída máxima e, a Figura 12b mostra uma saída 
com tensão reduzida, bastando diminuir também a tensão senoidal de referência. O 
circuito da Figura 12c mostra como uma redução na freqüência da senóide de 
referência aumenta o número de pulsos em cada meio ciclo. 
 
Figura 12 – Formação de uma onda PWM. (a) Em tensão de saída máxima. (b) Em tensão de sáida reduzida. 
(c) Em metade da tensão e metade da freqüência. 
A justificativa do uso de uma onda triangular pode ser acompanhada com a Figura 13. 
 
Figura 13 – Justificativa sobre o uso de onda triangular na geração PWM. 
 
 
32
 
O cruzamento da forma de onda triangular com a senóide de referência produz um 
pulso de largura b. Reduzindo a senóide de referência pela metade de uma altura, 
teremos um pulso com largura c. 
A largura c será a metade de b e a altura do pulso será inalterada (fixada pelo 
barramento CC), portanto, a área do pulso será dividida com a correspondente redução 
na altura da senóide de referência. O mesmo pode ser verificado quando aumenta-se a 
altura da senóide de referência e, correspondentemente a largura do pulso resultante 
para a. 
4.5 Diagrama de blocos 
A Figura 14 mostra um diagrama de blocos de um invesor de freqüência típico. 
Entretanto, vale ressaltar que cada fabricante utiliza sua própria tecnologia, porém, 
esse modelo abrange uma grande parte dos inversores encontrados no mercado atual. 
Pode-se, então, dividí-loem quatro blocos principais: 
• Primeiro Bloco – CPU 
A CPU (Central Processing Unit) ou Unidade Central de Processamento de um 
inversor de freqüência pode ser formada por um microprocessador ou por um 
microcontrolador (como o PLC). Isso depende apenas do fabricante. De qualquer 
forma, é nesse bloco que todas as informações (parâmetros e dados do sistema) estão 
armazenadas, visto que também uma memória está integrada a esse conjunto. A CPU 
não apenas armazena os dados e parâmetros relativos ao equipamento, como também 
executa a função mais vital para o funcionamento do inversor: geração dos pulsos de 
disparo, através de uma lógica de controle coerente, para os IGBT’s. 
• Segundo Bloco – IHM 
O segundo bloco é a IHM (Interface Homem-Máquina). É através desse dispositivo 
que pode-se visualizar o que está ocorrendo no inversor (display) e, parametrizá-lo de 
acordo com a aplicação. 
 
 
33
• Terceiro Bloco – Interfaces 
A maioria dos inversores pode ser comandada através de dois tipos de sinais: 
analógicos ou digitais. Normalmente, quando a intenção é controlar a velocidade de 
rotação de um motor CA, utiliza-se uma tensão analógica de comando (0 a 10 Vcc / 4 
a 20 mA). A velocidade de rotação (rpm) será proporcional ao seu valor. Para inverter-
se o sentido de rotação, basta inverter a polaridade do sinal analógico. Esse é o sistema 
mais utilizado em máquinas-ferramenta automáticas, sendo que a tensão analógica de 
controle é proveniente do Controle Numérico Computadorizado (CNC) [10]. 
Além da interface analógica, o inversor possui entradas digitais. Através de um 
parâmetro de programação, pode-se selecionar qual entrada é válida (analógica ou 
digital). 
• Quarto Bloco – Etapa de Potência 
A etapa de potência é constituída pelo circuito retificador, que alimenta (através do 
“barramento CC”) o circuito de saída do inversor (módulo IGBT). 
 
Figura 14 – Diagrama de blocos de um inversor de freqüência. 
 
 
34
4.6 Modos de controle 
Basicamente existem dois tipos de controle dos inversores de freqüência: o escalar e o 
vetorial. 
4.6.1 Controle escalar 
O controle escalar baseia-se no conceito original do conversor de freqüência: impõe no 
motor uma determinada tensão/freqüência, visando manter a relação V/f constante, ou 
seja, o motor trabalha com fluxo aproximadamente constante. É aplicado quando não 
há necessidade de respostas rápidas a comandos de torque e velocidade e, é 
particularmente interessante quando há conexão de múltiplos motores a um único 
conversor. O controle é realizado em malha aberta e a precisão da velocidade é função 
do escorregamento do motor, que varia em função da carga, já que a freqüência no 
estator é imposta. Para melhorar o desempenho do motor nas baixas velocidades, 
alguns conversores possuem funções especiais como a compensação de 
escorregamento (que atenua a variação da velocidade em função da carga) e o boost de 
tensão (aumento da relação V/f para compensar o efeito da queda de tensão na 
resistência estatórica), de maneira que a capacidade de torque do motor seja mantida 
[6]. O controle escalar é o mais utilizado devido à sua simplicidade e, devido ao fato 
de que a grande maioria das aplicações não requer alta precisão e/ou rapidez no 
controle da velocidade. 
4.6.2 Controle vetorial 
O controle vetorial possibilita atingir um elevado grau de precisão e rapidez no 
controle do torque e da velocidade do motor. O controle decompõe a corrente do 
motor em dois vetores: um que produz o fluxo magnetizante e, outro que produz 
torque, regulando separadamente o torque e o fluxo. O controle vetorial pode ser 
realizado em malha aberta (“sensorless”) ou em malha fechada (com realimentação). 
• Com sensor de velocidade: requer a instalação de um sensor de velocidade 
(um encoder incremental, por exemplo) no motor. Este tipo de controle permite 
a maior precisão possível no controle da velocidade e do torque, inclusive em 
rotações zero. 
 
 
35
• Sensorless: mais simples que o controle com sensor, porém, apresenta 
limitações de torque, principalmente em baixíssimas rotações. Em velocidades 
maiores é praticamente tão bom quanto o controle vetorial com realimentação. 
As principais diferenças entre os dois tipos de controle são que no modo escalar só são 
consideradas as amplitudes das grandezas elétricas instantâneas (fluxos, correntes e 
tensões), referindo-as ao estator e, seu equacionamento baseia-se no circuito 
equivalente do motor, ou seja, são equações de regime permanente. Já no modo 
vetorial é admitida a representação das grandezas elétricas instantâneas por vetores, 
baseando-se nas equações espacias dinâmicas da máquina, com as grandezas referidas 
ao fluxo enlaçado pelo rotor, ou seja, o motor de indução é visto pelo controle vetorial 
como um motor de corrente contínua [7], havendo regulação independente para torque 
e fluxo. 
4.7 Vantagens na utilização de um inversor de freqüência 
O número de aplicações para o controle da velocidade de motores de indução têm 
crescido significamente, tendo em vista as inúmeras vantagens que esse dispositivo 
proporciona. Dentre elas, podemos citar: 
• Controle a distância: nos sistemas eletrônicos de variação de velocidade, o 
equipamento de controle pode situar-se em uma área conveniente, ficando 
apenas o motor acionado na área de processamento, ao contrário dos sistemas 
hidráulicos e mecânicos de variação de velocidade; 
• Redução de custos: partidas diretas ocasionam picos de corrente, que causam 
danos não apenas ao motor, mas também a outros equipamentos ligados ao 
sistema elétrico. Conversores de freqüência proporcionam partidas mais suaves, 
reduzindo custos com manutenção; 
• Aumento da produtividade: sistemas de processamento industrial geralmente 
são sobredimensionados na perspectiva de um aumento futuro de produtividade. 
Inversores possibilitam o ajuste da velocidade operacional mais adequada ao 
 
 
36
processo, de acordo com os equipamentos disponíveis e a necessidade de 
produção a cada momento; 
• Eficiência energética: o rendimento global do sistema de potência depende não 
apenas do motor, mas também do controle. Os conversores de freqüência 
apresentam rendimento elevado, da ordem de 97% ou mais. Motores elétricos 
também apresentam alto rendimento, tipicamente de 70% em máquinas 
pequenas até 95% ou mais em máquinas maiores operando sob condições 
nominais. Na variação de velocidade, a potência fornecida pelo motor é variada 
de maneira otimizada, influenciando diretamente a potência consumida e 
conduzindo a elevados índices de rendimento do sistema (motor + conversor); 
• Versatilidade: inversores de freqüência são adequados para aplicações com 
qualquer tipo de carga. Com cargas de torque variável (pequena demanda de 
torque em baixas rotações), o controle reduz a tensão do motor compensando a 
queda de rendimento que normalmente resultaria da diminuição de carga. Com 
cargas de torque (ou potência) constante, a melhoria de rendimento do sistema 
provém da capacidade de variar continuamente a velocidade, sem necessidade 
de utilizar múltiplos motores ou sistemas mecânicos de variação de velocidade 
(como polias e engrenagens), que introduzem perdas adicionais; 
• Maior qualidade: o controle preciso de velocidade obtido com conversores 
resulta na otimização dos processos. O controle otimizado do processo 
proporciona um produto final de melhor qualidade. 
4.8 Cuidados na utilização de um inversor de freqüência 
Apesar de todas as vantagens e facilidades que os inversores de frequência oferecem, 
algumas questões causam transtornos em diversas aplicações e, consequentemente, 
paradas inesperadas, acarretanto prejuízos e, em determinados processos, riscos ao 
bem estar dos usuários e utilizadores. Alguns procedimentos simples podem ser 
realizados para garantir a eficácia no sistema e acelerar o processo de aplicação do 
equipamento. São eles:37
4.8.1 Corrente de fuga nos cabos 
Uma questão não menos importante na aplicação de inversores de frequência é a 
relacionada aos cabos de alimentação dos mesmos, especificamente entre o motor e o 
inversor. A saída de um inversor é um conjunto de sinais quase quadrados variantes no 
tempo (em alta frequência), segundo o algorítmo PWM que lhe é imposto pelo 
controlador, conforme a velocidade desejada no processo. Sendo o cabo um elementro 
passivo [11], observa-se nele uma atuação nos âmbitos resistivo, capacitivo e indutivo: 
a) Resistivo: a característica intríseca dada pela resistividade do material 
associada a sua dimensão em distância e área seccional que é, de acordo com a 
Segunda Lei de Ohm [9], [11]: 
S
L
R
.ρ
= [13] 
Onde: 
R: Resistência equivalente total do cabo [Ω]; 
ρ : Resistividade do material utilizado [Ω.m]; 
L: Comprimento total do cabo [m]; 
S: Área da seção transversal do cabo [m2]. 
b) Indutivo: este aumenta a impedância do cabo com o aumento da frequência da 
alimentação que lhe é imposta [11]. Utiliza-se desta disponibilidade física para 
limitar também o crescimento de corrente no sistema, principalmente nas 
partidas, pois um sistema indutivo limita o crescimento da corrente. 
c) Capacitivo: cabos longos e paralelos atuam como um grande capacitor [11]. 
Esse capacitor provoca, eventualmente, atuações incertas dos elementos de 
proteção devido ao incremento das correntes entre fases de alimentação e 
também ocasional fuga para terra. Esse problema se torna ainda mais crítico 
quanto maior a frequência de chaveamento da saída do inversor ou quando são 
utilizados cabos muito longos, acima de 50 metros e não blindados, ou ainda 
acima de 100 metros quando blindados. 
 
 
38
 
Nessas considerações é preciso observar que, principalmente devido aos efeitos de 
fugas de correntes capacitivas, além de eventuais spikes [12] (dadas as grandes 
capacitâncias dos cabos de alimentação), alguns cuidados devem ser tomados. Pode-se 
atenuar as correntes de fugas e spikes pela simples introdução de reatâncias de carga 
entre o motor e o inversor. As reatâncias de carga diminuem a rápida variação de 
tensão provocada pelos efeitos capacitivos [11] [12] eliminando, quase que por 
completo, os problemas de sobretensão e correntes de fuga. Certamente, provocarão 
uma determinada queda de tensão entre a saída do inversor e o motor, compreendida 
entre 0,5% a 3,0%, o que, de qualquer modo, não influenciará no desempenho global 
do sistema. A reatância de carga deve ser instalada em cada fase de saída do motor, 
nunca nos condutores de aterramento e, o mais próximo possível do inversor, 
conforme mostra a Figura 15. 
 
Figura 15 - Esquemático de inclusão de um banco de reatância entre inversor e motor. 
Um método universal utilizado para diminuição dos efeitos de fuga para terra ou 
curtos entre fases, dados aos aspectos capacitivos, é a diminuição da frequência de 
chaveamento PWM. O incoveniente é que valores menores de chaveamento, 
compreendido entre 1,0 KHz a 2,5 KHz, situam-se nas faixas audíveis, o que, 
dependendo da aplicação, pode ser um incômodo. 
 
 
39
4.8.2 Interferência eletromagnética – EMC 
Um dos problemas mais frequentes que ocorre em uma instalação elétrica que alimenta 
um inversor de frequência é a possibilidade de existir interferência eletromagnética em 
equipamentos sensíveis, tais como PLC (Programmer Logic Controler) [13], sensores, 
medidores digitais, etc. Devido ao princípio de funcionamento do conversor, uma 
tensão do barramento CC de aproximadamente 600 V pode gerar uma corrente de fuga 
com ordem de grandeza de 3 A, devido a velocidade de chaveamento dos transistores 
de potência, que pode ser de 200 ns, às vezes até menos, dependendo do fabricante e 
tipo de utilização [14]. Esta corrente transita pelo circuito, que é formado pelo cabo de 
saída do inversor, capacitância parasita entre cabos e aterramento, capacitância 
parasita do motor para a terra, malha de terra, secundário em estrela aterrado do 
transformador (subestação) que alimenta o inversor e, retornando pelo cabo de força 
que chega ao inversor, conforme pode ser visualizado pela Figura 16. 
 
Figura 16 – Caminho da corrente parasita circulante. 
Quando essa corrente circula pela malha de terra, provoca um desequilíbrio, 
acarretando o aparecimento de vários potenciais diferentes ao longo desta malha. 
Quando realiza-se o aterramento dos equipamentos eletrônicos nessa malha 
desequilibrada e fecha-se o circuito entre o emissor de sinal (0 – 10 V, 4 – 20 mA, 
sendor digital, etc.) e o receptor, passa a circular uma pequena corrente entre os dois 
pontos, que se soma ao sinal. Portanto, o resultado dessa soma de sinais (sinal correto 
+ corrente parasita) provoca o mau funcionamento da automação, o que pode danificar 
 
 
40
as placas eletrônicas dos dispositivos. A Figura 17 mostra como fica a corrente 
parasita somada ao sinal correto. 
 
Figura 17 – Consequência do desequilíbrio da malha de terra no circuito de controle. 
Para evitar esta situação, é preciso utilizar filtros no inversor, além de um cabo 
especial entre inversor e o motor. Usualmente, dois tipos de filtros são empregados. O 
primeiro localiza-se na saída e também é conhecido como toróide. Trata-se de um anel 
construído a partir de material ferromagnético, que envolve os cabos trifásicos na 
saída, sendo que às vezes podem ser enrolados no toróide para aumentar a indutância 
[15] e, assim, diminuir a corrente que flui pela capacitância parasita. Além de reduzir o 
valor da corrente, seu valor máximo e frequência se modificam, reduzindo muito o 
ruído e a perturbação na malha de terra. Deste modo, pode-se manter o equilíbrio no 
aterramento, além de permitir que os dispositivos eletrônicos funcionem corretamente. 
A Figura 18 mostra a montagem de um toróide e seu efeito na corrente parasita. 
 
Figura 18 – a) Esquemático de uma montagem de um toróide. b) Efeito na corrente parasita. 
 
 
41
Aliado a esse procedimento, dentro dos inversores tem-se também os capacitores de 
modo comum, que realizam o trabalho de capturar a corrente parasita e entregá-la ao 
inversor, evitando assim que circule pelo resto da instalação. Com o conjunto destes 
dois dispositivos no conversor, pode-se então afirmar que ele possui os filtros de 
compatibilidade eletromagnética. Entretanto, também é necessário interligar o 
aterramento do motor com com o do inversor, mantendo assim os dois com o mesmo 
potencial, permitindo que a corrente parasita circule por dentro do cabo e não pela 
malha de terra. 
4.8.3 Harmônicos: análise do impacto do inversor de freqüência na instalação 
elétrica 
As correntes harmônicas são geradas por qualquer carga não-linear presente em uma 
instalação. A entrada de um inversor possui uma função de tensão e corrente não-
linear, isto é, a lei de Ohm [9] é respeitada ponto a ponto, e não como uma função 
retilínea. Isso deve-se principalmente aos elementos de retificação de entrada (diodos 
ou tiristores) e aos capacitores no link DC ou circuito intermediário do inversor 
(barramento CC). Além disso, no momento de chaveameto de um diodo para o outro, 
um curto instantâneo ocorre na rede, limitado apenas pela reatância dos cabos de 
alimentação e resistência do corpo do elemento de retificação, como pode ser 
observado pela Figura 19. 
 
Figura 19 – Curto circuito instantâneo durante o chaveamento de um diodo para outro. 
Essas características tornam um inversor um elemento não linear. Elementos não 
lineares atuam em uma rede de alimentação contaminando-a com grande número de 
harmônicas de baixa ordem [16], tais como 3º, 5º, 7º e 9º, distorcendo a alimentação e 
 
 
42
provocando quedas de tensões harmônicas. Entre os inúmeros problemas gerados pelas 
hamônicas, pode-se destacar a redução do fator de potência da rede, distorção em 
corrente e tensãodos sistemas de alimentação, elevada distorção harmônica total 
(THD) [16], deterioração e destruição dos capacitores de correção de fator de potência 
(FP) e aumento das perdas Joule nas instalações, principalmente nos cabos e 
transformadores. Um problema não perceptível, ocasionado pelas harmôncias, é o 
surgimento de correntes desbalanceadas na linha (fase-fase), ocasionando seu 
escoamento “via neutro e terra”. Isso torna os neutros carregados, o que é insensato 
dizer. Em instalações antigas, os neutros não são dimensionados para atender a esse 
novo contigente de correntes harmônicas, o que leva ao sobreaquecimento, atuação 
dos elementros de proteção de forma espúria e desbalanceamento da rede. Entretanto, 
nas instalações mais modernas, é uma tendência do engenheiro-projetista 
superdimensionar os neutros e terras, partindo do princípio que haverá um incremento 
no nível de corrente em termos de harmônicos de rede. 
Um modo de minimizar os efeitos das hamônicas de baixa ordem é a utilização de 
inversores que possuam em sua entrada retificadores de 12, 18 ou 24 pulsos. Nesse 
caso, as hamôncias de baixa ordem iniciarão em valores mais altos de frequência, 
sendo mais fácil de se realizar a atenuação [17]. 
Outra forma de solução é a inserção de elementos que aumentem a impedância de 
entrada do circuito de alimentação. Isso pode ser realizado através da instalação de 
reatâncias de rede em série com o circuito retificador e a fonte de alimentação, como 
pode ser visto na Figura 20. 
 
Figura 20 – Esquemático de instalação de reatância de rede na entrada do circuito de alimentação do inversor de 
frequência. 
 
 
43
Essa reatância forçará uma queda de tensão, principalmente nos valores harmônicos, 
reduzindo a corrente eficaz de entrada, diminuindo o THD e aumentando o FP do 
conversor. Os valores usuais de queda de tensão situam-se entre 1% a 4%, dependendo 
da rede de alimentação. Como regra prática, quanto mais próximo do transformador de 
entrada da instalação, ou mais próximo de bancos de capacitores, mais se deve 
aproximar de 4% de queda de tensão. 
4.9 Parâmetros: entendendo o sistema e a utilização 
Os inversores de frequência são programados através de configurações iniciais 
realizadas pelo utilizador, configurações essas chamadas de parâmetros. São dados que 
fornecem informações de todo o processo ou automação a ser realizada, além da 
escolha e modo de resposta a cada etapa do sistema. Entretanto, é essencial que a 
solução de uma aplicação seja bem entendida e que, com a utilização dos recursos de 
programação, seja possível traduzir esta necessidade em valores introduzidos no 
inversor ou, até mesmo, ativar ou não algum recurso. No geral, existem três tipos 
básicos de parâmetros a disposição entre os conversores de frequência. 
• Parâmetros LISTA: Este tipo de parametrização permite selecionar vários 
itens. Geralmente uma série de opções é listada e, dependendo de um valor 
numérico, a escolha é feita de como deve ser o comportamento do inversor. Por 
exemplo, os tipos de parada que um inversor pode realizar, basicamente são 
três: inércia, rampa e injeção de corrente contínua (CC). Optar por um ou outro 
é uma questão de somente entrar com um determinado valor oferecido em uma 
lista de valores possíveis. 
• Parâmetros de BIT: Esta modalidade possui bits individuais relacionados a 
características ou condições. Se o bit for 0, a característica está desligada ou a 
condição é falsa. Se o bi for 1, a característica está ligada ou a condição é 
verdadeira. Às vezes, em um mesmo parâmetro, existem vários bits para serem 
configurados. Em outros modelos, a programação destes bits é feita por uma 
série de parâmetros diferentes, mas as opções são somente entrar com os 
valores 1 ou 0. 
 
 
44
• Parâmetros NUMÉRICOS: Aqui o parâmetro possui um valor numérico 
único (0,1 V, por exemplo). São parâmetros onde é ajustado valores de 
corrente, velocidade, tensão, tempo, percentuais, ganhos, entre outros. 
4.9.1 Ajuste de parâmetros 
Existe um pacote básico de funções que todo inversor dispõe e, geralmente, é disposto 
em conjunto para facilitar o acesso, visto que são as mais usadas e que frequentemente 
são necessárias para adaptação do acionamento à necessidade da máquina. São elas: 
• Rampa de aceleração e desaceleração; 
• Velocidade mínima e máxima; 
• Corrente e tensão do motor; 
• Referência de velocidade; 
• Fonte de partida (liga/desliga); 
• Tipo de parada (inércia, rampa, injeção de CC); 
Esses parâmetros devem ser localizados no manual do equipamento e observados 
como se implementa a mudança dos valores de fábrica (default), para que o motor e o 
equipamento possam trabalhar da maneira desejada. Os limites de programação 
também devem ficar bem claros, além de verificar se a máquina pode aceitar alguma 
condição que pode ser colocada no inversor que acarretará em mau funcionamento ou 
até mesmo trazer riscos a integridade física dos operadores. Uma rampa de aceleração 
muito curta pode danificar a parte mecânica da máquina, aumentando os riscos de um 
acidente, ou um limite muito baixo de velocidade pode trazer um sobreaquecimento do 
motor ou operação de uma bomba/ventilador em condições de pouca eficiência. 
Devem ser inseridos os valores nominais de tensão e corrente do motor acionado, 
pricipalmente se o mesmo não for da potência nominal do inversor, pois a proteção 
térmica realizada pelos inversores não se adapta automaticamente, ou seja, ela depende 
da informação digitada pelo utilizador. Em caso de acionamento vetorial com extrema 
precisão, esta informação é necessária para garantir a qualidade do acionamento. 
 
 
45
É preciso ter cuidado quando programar a velocidade máxima acima de 60 Hz, pois a 
relação tensão/frequência se perde e diversos problemas podem acontecer, conforme 
discutido em 4.3. Apesar dos fabricantes anunciarem um limite de 300, 400 ou até 
mesmo 500 Hz, eles são usados em aplicações especiais e com uma análise mais 
profunda do que deve ser ajustado no produto. 
No quesito rampa de aceleração/desaceleração, os ajustes devem ser os mais naturais 
possíveis, ou seja, é necessário programar para que a aceleração natural da máquina 
com relação a sua inércia não se altere. Caso a máquina realize uma partida direta 
antes da colocação do inversor, toma-se o tempo natural que ela leva do estado de 
repouso até sua velocidade máxima e programa-se este tempo no inversor utilizado. 
Caso seja necessário um tempo menor, deve ser considerada a possibilidade de usar 
um motor de potência maior, pois um conjugado maior será necessário para realizar tal 
tarefa. 
Na desaceleração, um outro parâmetro está relacionado: o tipo de parada. A rampa de 
desaceleração só será funcional caso ajustemos uma parada por rampa ou uma parada 
com injeção CC, onde o inversor desacelera a máquina de forma controlada, durante 
tempo pré-estabelecido e depois injeta corrente contínua para realizar uma frenagem 
rápida do motor. No caso de escolher uma parada por inércia o tempo ajustado no 
parâmetro “rampa de desaceleração” não será considerado. Novamente aqui é 
importante desacelerar dentro de um tempo natural da máquina para evitar problemas 
com inércia e a regeneração por parte do motor. 
Há várias maneiras de enviar a ordem de marcha ao inversor. Dentre as opções estão o 
teclado da IHM , sinal digital nos terminais auxiliares, comando serial através de uma 
rede (por exemplo, Ethernet), limite de sinal analógico. O usuário deve invormar ao 
inversor qual a maneira que ele pretende comandar o inversor. Geralmente, os 
produtos disponíveis no mercado possuem os botões de liga/desliga, além do comando 
de reversão. Caso se pretenda comandar por sinais digitais externos, é necessário 
programar quais entradas serão destinadas a estas funções (em alguns produtos estas 
 
 
46
entradas são fixadas na fábrica e não permitem alteração). Deve serdeterminado 
também se o comando será a dois ou três fios. 
Quando a opção desejada for enviar as ordens de marcha através de uma rede serial 
industrial (existem várias com esta possibilidade), todo um detalhamento técnico deve 
ser analisado, mas basicamente devem ser verificados o protocolo de comunicação, a 
velocidade de transmição, a disponibilidade de comunicação do dispositivo adquirido, 
a programação do supervisório ou CLP [13], como será implementado este tipo de 
comando na rede escolhida, quantos inversores podem ser colocados na rede, entre 
outros aspectos. É importante saber que, neste tipo de rede, as possibilidades de 
informação e controle aumentam muito, pois há a flexibilidade de mudanças e 
reprogramação on-line [18]. 
Existe em alguns modelos uma função chamada sleep-wake mode [14], que pode ser 
traduzido por modo dormir-acordar. Com este comando é enviado ao inversor somente 
um sinal análogico, (4 – 20 mA / 0 – 10 V), onde a velocidade mínima será com o 
sinal de menor valor (4 mA / 0 V), e a velocidade máxima o de maior valor ( 20 mA / 
10 V). Caso seja programado no conversor um limite mínimo de sinal analógico, onde 
o sinal do sensor ultrapasse para baixo deste limite ( 8 mA / 2 V, por exemplo), ele 
parará o motor, voltando a girá-lo somente quando um outro limite maior for superado 
(12 mA / 4 V, por exemplo). 
Há vários métodos para informar ao inversor qual a velocidade que ele deve rodar o 
motor. Entre eles pode-se citar o controle local, utilizando-se dos teclados da IHM, e o 
controle remoto, baseando-se em sinais elétricos analógicos e/ou digitais, 
referenciando-se aos valores do processo ou automação desejados. Para valores 
analógicos é necessário determinar qual a entrada a ser utilizada, caso o dispositivo 
possua mais de uma entrada analógica. É importante análisar e definir qual o melhor 
tipo do sinal elétrico (4 - 20 mA / 0 – 10 V, etc.) a ser utilizado no sistema. Em alguns 
modelos é oferecida a possibilidade de realizar operações algébricas com o sinal antes 
do processamento para controle do motor pelo inversor de frequência, tais como 
SOMA, SUBTRAÇÃO, MULTIPLICAÇÃO, etc. Ainda pode-se usar o comando via 
 
 
47
rede serial para determinação da velocidade, com a vantagem de que pode-se ter uma 
confirmação do inversor se ela foi atingida ou não. 
4.9.2 Parâmetros avançados 
Alidados aos parâmetros descritos anteriormente, algumas funções e algorítimos de 
maior complexidade são disponibilizados pelos inversores, com o intuito de se 
maximizar a utilidade no sistema, chamados de parâmetros avançados. São eles: 
controle PID [19], velocidades pre-selecionadas, jog, passos lógicos, repartida 
automática, ride-through e retomada de velocidade, além da adaptação da curva V/f. 
No controle PID, ajusta-se os três ganhos para que o inversor corrija uma variável e ela 
permaneça sempre num valor desejado. Toda vez que a variável, por condições 
operacionais, se distanciar do valor desejado, o inversor aumenta ou diminui a 
velocidade do motor para que o sistema acionado se estabilize neste valor. A malha de 
controle PID é usada para manter uma grandeza de um determinado processo (PV) em 
um valor desejado (set-point). Estas grandezas podem ser pressão, vazão, temperatura, 
tensão mecânica, velocidade linear de várias esteiras transportadoras, etc. 
A malha PID trabalha subtraindo o retorno PID (feedback) de uma referêcia e então 
gera um erro. A malha reage a este erro, baseado nos ganhos ajustados, e gera uma 
frequência de saída para o motor, aumentando ou reduzindo a velocidade. Em algumas 
aplicações é necessário que o conversor adquirido possua duas entradas analógicas 
para a realização do controle PID. 
O controle proporcional (P) ajusta a saída de acordo com o tamanho do erro (erro 
maior = proporcionalmente correção maior). Com o controle proporcional, sempre 
haverá erro, pois o retorno e a referência nunca serão iguais. 
O controle integral (I) ajusta a saída, baseado na duração do erro, ou seja, quanto mais 
tempo o erro estiver presente, mais ele tenta corrigí-lo. O controle integral é uma 
rampa de correção da saída. Este tipo de controle nos dá um efeito suavizador na saída 
e continuará até quando o erro zero for alcançado. Sozinho, o controle integral é lento 
para a maioria das aplicações e, então, é combinado com o controle proporcional. 
 
 
48
O controle derivativo (D) ajusta a saída de acordo com a velocidade da mudança do 
erro que, por si só, tende a ser instável. Quanto mais rápido o erro muda, maior a 
mudança na saída. O controle derivativo geralmente não é utilizado, mas quando é, 
quase sempre combinado com o proporcional e o integral (PID). O funcionamento 
desta regulação acontece quando estes três controles atuam simultaneamente, 
conforme Figura 21. Este recurso é muito utilizado em bombas e ventiladores que 
controlam as variáveis de uma planta industrial. 
 
Figura 21 – Controle PID atuando simultaneamente. 
Em alguns casos, apesar do inversor acionar o motor em qualquer velocidade entre 0 e 
60 Hz, é preciso que somente algumas velocidades pré-selecionadas estejam 
disponíveis ao operador, para evitar que a máquina funcione de maneira indevida. 
Assim, é possível determinar as velocidades que devem ser operadas, memorizando-as 
no inversor e definindo as entradas digitais que receberão os sinais no momento 
correto. Através de uma combinação binária destes sinais, o inversor é informado com 
qual velocidade deve trabalhar. 
Desta maneira, a referência de velocidade é realizada pela combinação destes sinais, 
dispensando a utilização de potenciômetros ou sinais analógicos. É importante frizar 
que até as rampas de aceleração e desaceleração podem ser reprogramadas em alguns 
casos. Cada modelo de diferentres fabricantes atendem a uma quantidade diferente de 
velocidades pré-programadas. Este recurso é muito utilizado em indústrias de bebidas 
onde cada vasilhame tem um tamanho específico, e a esteira transportadora deve 
movimentá-los de forma única para cada tamanho durante o enchimento, sem ocorrer 
oscilações, caso contrário o vasilhame pode não encher completamente ou pode 
transbordar. A Tabela 2 nos mostra algumas combinações que podem existir no 
mercado. 
 
 
49
ED1 ED2 ED3 FREQUÊNCIA RAMPAS 
0 0 0 Freq 0 ACC1/DC1 
1 0 0 Freq 1 ACC1/DEC1 
0 1 0 Freq 2 ACC2/DEC2 
1 1 0 Freq 3 ACC2/DEC2 
0 0 1 Freq 4 ACC1/DC1 
1 0 1 Freq 5 ACC1/DEC1 
0 1 1 Freq 6 ACC2/DEC2 
1 1 1 Freq 7 ACC2/DEC2 
Tabela 2– Combinações para execuções de diferentes velocidades pré-definidas pelos inversores de frequência. 
Certas máquinas solicitam um posicionamento de uma parte da máquina no local 
específico e atingir este objetivo com a programação da rampa de desaceleração pode 
ser complicado, até mesmo impossível. Neste caso, um recurso chamado de jog é 
bastante utilizado. Uma entrada digital é parametrizada e uma velocidade é 
memorizada no inversor para realização desta função. Nos modelos mais sofisticados, 
existe até uma rampa de aceleração/desaceleração diferente. Toda vez que é enviado 
um sinal para essa entrada, o inversor aciona o motor nesta velocidade definida, 
enquanto o sinal permanecer. Desta forma, a colocação da máquina na posição correta 
pode ser alcançada. Vale ressaltar que a função jog existe há muit tempo no inversores 
e, que hoje, ela evoluiu para características elaboradas com um perfil de velocidade ou 
posicionamento, com até 06 (seis) ou 08 (oito) passos lógicos que realizam a parada no 
ponto correto de forma automática, desde que estes pontos se repitam durante todo o 
funcionamento do equipamento. Este perfil é completamente memorizado no inversor 
e, após um comando de marcha, as velocidades se alternarão de acordo com a duração 
do passo anterior, ou quando um determinado sinal atingir uma determinada entrada 
digital fazendo com que o acionamento evolua de um passo a outro. A Figura 22mostra um exemplo de perfil operacional totalmente programado no inversor, 
dispensando o uso de um CLP, reduzindo o custo da implementação do sistema de 
acionamento e/ou automação. Pontes rolantes, elevadores, embaladoras e esteiras 
transportadoras são exemplos de aplicações que se beneficiam com esta função. 
 
Figura 22 – Exemplo da passos programados para a função jog. 
 
 
50
Quando um inversor desarma por alguma falha, geralmente um técnico de manutenção 
é chamado. Porém, muitas vezes, a falha é temporária e sua causa não existe mais. Tal 
fato pode causar uma enorme perda de produção, pois até o técnico identificar e ter 
certeza de que pode recolocar o equipamento em funcionamento, muito tempo já se 
passou. Prevendo esse tipo de situação, existe em praticamente todos os fabricantes de 
inversores de frequência no mercado atual, uma função chamada de “repartida 
automática” na qual, através de dois parâmetros, ajusta-se a quantidade de vezes que o 
inversor tentará reiniciar o acionamento e o tempo que ele levará entre uma tentativa e 
outra. Isto deve ser ajustado pelo utillizador, pois vem desabilitado de fábrica. 
Entretando, deve-se atentar na habilitação dessa função, pois em algumas situações 
não são desejadas estas características, a fim de se evitar acidentes com pessoas. 
Outra situação em que uma falha breve pode parar um equipamento por um tempo 
indeterminado é a queda de energia. Para evitar esta situação também foram 
adicionadas duas funções que permitem adaptar o inversor. Trata-se da ride-through 
[20] e a retomada de velocidade. No primeiro, é ajustado um tempo durante o qual, 
mesmo com a queda de energia, o inversor mantém o motor rodando (cada modelo 
possui uma faixa de tempo própria em função de suas características). O segundo 
verifica a velocidade mecânica do motor (mesmo que fora da velocidade de operação), 
acionando o motor nesta velocidade inicialmente e depois o traz à rotação até o ponto 
de operação de forma gradual. Com isso, além da parada por uma causa momentânea, 
também é evitada a reacelereção da máquina de forma suave, sem prejuízo a produção. 
Bombas, ventiladores e máquinas texteis se beneficiam muito com estas 
características. 
Outro parâmetro que existe há muito tempo é o da adaptação da curva V/f. A finalidade 
deste recurso é impor um conjugado maior ao motor em baixas velocidades. De 
acordo com o princípio de funcionamento de um inversor de frequência, conforme 
descrito em 4.3, a técnica para variar a velocidade do motor e obter o conjugado 
nominal é manter a relação tensão/frequência constante, ou seja, têm-se tensões de 
saída específicas para cada velocidade comandada. Entretanto, quando deseja-se 
aumentar o conjugado em baixas velocidades, principalmente abaixo de 30 Hz, só é 
 
 
51
possível com a mudança desta relação, impondo uma uma tensão maior para a mesma 
frequência. Este ajuste pode ser feito manualmente través de uma série de parâmetros, 
no caso do controle escalar, ou automaticamente pelo controle vetorial. 
4.10 Conclusão 
Neste capítulo foi discutido o princípio de funcionamento de um inversor de 
frequência, as principais características, as topologias e circuitos mais utilizados, além 
de uma análise dos parâmetros mais difundidos entre os diferentes modelos e 
fabricantes. 
É importante frisar que a escolha do melhor produto para uma aplicação deve englobar 
a análise destes recursos, pois isso pode trazer facilidades para uma instalação, melhor 
adaptação a variações que uma máquina ou processo pode exigir, e até uma redução de 
custos inicialmente planejados, visto que dispensa a aquisição de mais componentes de 
uma automação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
52
5 DISPOSITIVOS UTILIZADOS 
5.1 Introdução 
Analisando-se as necessidades de controle e demanda necessárias ao correto 
funcionamento do processo, foram escolhidos todos os dispositivos eletroeletrônicos, 
cabos de potência, cabos de comando e demais acessórios padronizados e garantidos 
pelos fabricantes, atendendo todas as exigências estabelecidas por normas [21] [22] 
[23]. A seguir será realizado um resumo das principais caracterísitcas dos 
componentes utilizados na execução do projeto. 
5.2 Motor de indução trifásico 
O motor de indução trifásico a ser controlado pelo inversor de frequência é do tipo 
gaiola, fabricado segundo regulamentações da ABNT/NBR 7094/2003 – Motores de 
Indução, possuindo as seguintes características: 
• Fabricante: SIEMENS; 
• Modelo: 1LA7074-2LA90-ZN60; 
• Potência: 0,75 KW / 1 cv; 
• Tensão / Corrente: 220 V – 380 V – 440 V / 3,30 A – 1,90 A – 1,65 A; 
• Rotação: 3.400 rpm; 
• Frequência: 60 Hz; 
• Fator de Potência: 0,82; 
• Rendimento: 73%. 
Como dito no capítulo 2, ele é o responsável pela força motriz do ventilador centrífugo 
do equipamento condicionador de ar, do tipo Fancoil, o qual é o objeto de interesse do 
projeto em questão. 
5.3 Cabos de potência 
Os cabos de potência utilizados foram escolhidos obedecendo-se as instruções de 
instalação do inversor de frequência ACS350*** [24], onde fatores como grau de 
 
 
53
isolamento, nível de condução de corrente e blindagem foram levadas em 
consideração. Seguindo essas indicações, e analisando-se a melhor relação 
custo/benefício, escolheu-se os produzidos pela PanElectric. Trata-se de uma empresa 
especializada na fabricação de cabos especiais, resistores e tubos isolantes flexíveis. A 
Figura 23 traz um exemplo do cabo utilizado, denotando as pricipais características do 
conjunto. 
 
Figura 23 – Exemplo do cabo de potência utiizado para alimentação do motor de indução e inversor de 
frequência ACS35***. 
1. Condutor: Fios de cobre eletrolítico nu ou estanhado, têmpera mole, 
encordoamento classe4; 
2. Isolação: Composto termofixo de borracha de etileno propileno (EPR); 
3. Cobertura: Composto termofixo de borracha de etileno propileno (EPR). 
As características técnicas são descritas a seguir. 
I. Especidicações: 
a. Identificação dos condutores: veias coloridas; 
b. Normas Aplicáveis: ABNT/NBR 7286/2001 – Cabos de potência com 
isolação sólida extrudada de borracha etilenopropileno (EPR) para 
tensões de isolamento 1 KV a 35 KV. 
II. Propriedades: 
a. Temperatura de trabalho: estabilidade térmica até 90ºC; 
b. Excelente resistência a ozona, intempéries e a água; 
c. Resistência à raios UV; 
d. Resistência a chama. 
III. Dados construtivos: 
 
 
54
a. Seção: 4 mm2; 
b. Formação classe 4: 56/0,285; 
c. Quantidade de condutores: 4; 
d. Espessura isolação: 0,7 mm; 
e. Espessura condutor: 1,1 mm; 
f. Diâmetro externo nominal: 11,1 mm; 
g. Peso linear: 0,152 g/m. 
5.4 Cabos de comando 
Os cabos de comando utilizados também foram escolhidos obedecendo-se as 
instruções de instalação e utilização do inversor de frequência ACS350***, onde 
fatores como grau de isolamento, blindagem e interferências eletromagnéticas foram 
levadas em consideração. Seguindo-se essas indicações, aliadas à melhor relação 
custo/benefício, optou-se pelos produzidos pela PanElectric. A Figura 24 traz um 
exemplo do cabo utilizado, discriminando as pricipais catacterísticas do conjunto. 
 
Figura 24 – Exemplo do cabo de controle utilizado para ligação dispositivos de sinais analógicos e e inversor de 
frequência ACS35***. 
1. Condutor: Fios de cobre eletrolítico nu ou estanhado, têmpera mole, 
encordoamento classe 4; 
2. Isolação: Composto termoplástico de cloreto de polivinila (PVC); 
3. Blindagem: Fita de poliéster aluminizada; 
4. Cobertura: Composto termoplástico de cloreto de polivinila (PVC). 
As características técnicas são descritas a seguir. 
I. Especificações: 
a) Identificador dos condutores: veias pretas numeradas; 
 
 
55
b) Normas Aplicáveis: ABNT/NBR 7286/2001 – Cabos de potência com 
isolação sólida extrudada de borracha etilenopropileno (EPR) para 
tensões de isolamento 1 KV a 35 KV. 
II. Propriedades: 
a) Tensão deisolamento: 500 V; 
b) Temperatura de trabalho: estabilidade térmica até 70º C; 
c) Boa resistência a óleos; 
d) Resistência a chamas; 
e) Moderada resistência a ácidos e bases. 
III. Dados construtivos: 
a) Seção: 1 mm2; 
b) Formação classe 4: 15/0,285; 
c) Espessura isolação: 0,6 mm; 
d) Espessura condutor: 1 mm; 
e) Diâmetro externo nominal: 6,8 mm; 
f) Peso linear: 0,056g/m. 
5.5 Disjuntores 
Os disjuntores de comando e potência utilizados no projeto foram escolhidos 
obedecendo-se as normas e legislações referentes aos sistemas de proteção elétrica 
[25]. Dentre os dispositivos e fabricantes existentes no mercado, escolheram-se os 
pertencentes à WEG, por atenderem todos os requisitos mínimos exigidos para um 
correto funcionamento do sistema. A Figura 25 mostra um exemplo dos disjuntores 
utilizados, aliadas às suas características técnicas. 
 
 
56
 
Figura 25 – Exemplo de disjuntores utilizados para proteção elétrica do sistema. a) Circuito de comando. 
b) Circuito de potência. 
1. Modelo: MBW-B10; 
2. Tensão nominal de operação (Ue): 400 V; 
3. Tensão nominal de isolação (Ui): 660 V; 
4. Frequência: 50 / 60 Hz/ 
5. Corrente nominal: 10 A; 
6. Capacidade de interrupção de curto-circuito - 
Icn
Ics
: 
a. NBR NM 60898: 3 KA; 
b. NBR IEC NM 60947-2: 5KA; 
7. Número de pólos: 
a. Comando: 02 (dois); 
b. Potência: 03 (três); 
8. Temperatura ambiente: -5 ºC – 40 ºC; 
9. Vida elétrica: 6.000 manobras; 
10. Vida mecânica: 20.000 manobras; 
11. Peso: 
a. Comando: 0,210 Kg; 
b. Potência: 0,315 Kg. 
5.6 Contatores 
Foram utilizados contatores de potência e comando da Telemecanique, marca da 
Schneider Electric para Automação e Controle Industrial. Trata-se de uma empresa 
multinacional, de grande responsabilidade e compromisso para com o meio ambiente, 
além de ser responsável por grandes investimentos na área de eficiência energética. As 
 
 
57
Figuras 26 e 27 mostram um exemplo de contatora auxiliar e de potência utilizadas no 
projeto em questão, respectivamente. 
5.6.1 Contatora de comando 
 
Figura 26 – Exemplo de contatora auxiliar utilizada para automação do sistema. 
1. Modelo: CA2-KN223; 
2. Tensão nominal de emprego (Ue): Até 690 V; 
3. Tensão nominal de isolação (Ui): Até 750 V; 
4. Corrente térmica convencional (Uth): Temperatura ambiente ≤ 50 ºC�10 A; 
5. Frequência de corrente de emprego: Até 400 Hz; 
6. Poder de comutação mínimo: 17 V / 5 mA; 
7. Corrente de sobrecarga: 
a. Durante 1s: 80 A; 
b. Durante 100 ms: 110 A; 
8. Potência: 4,5 VA; 
9. Temperatura ambiente: 
a. Para estocagem: -50 ºC...80 ºC; 
b. Em funcionamento: -25 ºc...50 ºC; 
10. Resistência de isolação: > 10 MΩ; 
11. Torque de aperto: 0,8...1,3 N.m. 
5.6.2 Contatora de potência 
 
Figura 27 – Exemplo de contatora de potência utilizada para energização do sistema. 
1. Modelo: LC1-K09013;; 
2. Tensão nominal de emprego (Ue): Até 690 V; 
 
 
58
3. Tensão nominal de isolação (Ui): Até 750 V; 
4. Corrente térmica convencional (Uth): Temperatura ambiente ≤ 50 ºC�10 A; 
5. Frequência de corrente de emprego: Até 400 Hz; 
6. Poder de comutação mínima: 17 V / 5 mA; 
7. Corrente de sobrecarga: 
a. Durante 1s: 80 A; 
b. Durante 100 ms: 110 A; 
8. Potência: 4,5 VA; 
9. Temperatura ambiente: 
c. Para estocagem: -50 ºC...80 ºC; 
d. Em funcionamento: -25 ºc...50 ºC; 
10. Resistência de isolação: > 10 MΩ; 
11. Torque de aperto: 0,8...1,3 N.m. 
5.7 Relés de sobrecarga 
Foi utilizado um relé de proteção elétrica da Telemecanique, marca da Schneider 
Electric para Automação e Controle Industrial. A Figura 28 mostra um exemplo de 
relé utilizado no projeto em questão. 
 
Figura 28 – Exemplo de relé de proteção térmica utilizado no projeto. 
1. Modelo: LR2-K0312; 
2. Regulagem de corrente: 3,7 A...5,5 A; 
3. Tensão nominal de emprego (Ue): Até 690 V; 
4. Limites de frequência da corrente de emprego: Até 400 Hz; 
5. Potência dissipada por pólo: 2 W; 
6. Rearme: Manual ou automático; 
7. Número de pólos: 3; 
8. Temperatura ambiente: 
a. Para estocagem: -40 ºC...70 ºC; 
 
 
59
b. Para funcionamento normal: -20 ºC...55 ºC; 
9. Potência máxima nas bobinas das contatoras: 600 VA; 
10. Torque de aperto: 0,8 N.m. 
5.8 Transdutor de pressão 
O transdutor de pressão foi escolhido analisando-se as características e necessidades 
de controle, com prioridade para o tipo 2-Fios. De todos os fabricantes existentes no 
mercado, optou-se pelo ACI/LP Series, cuja relação custo/benefício foi a melhor 
encontrada. Este transdutor de pressão incorpora em seu micro-circuito elementos de 
silicone e piezoresistivos, que melhoram consideravelmente as medidas a baixas 
pressões. Uma compensação de temperatura por offset é integrada ao circuito, além do 
desempenho na amplitude de calibração com o intuito de se aumentar a precisão. A 
Figura 29 mostra a vista superior, inferior e lateral esquerda desse dispositivo, aliado 
às características técnicas. 
 
Figura 29 – Transdutor de pressão ACI/LP Series. a) Vista lateral esquerda. b) Vista inferior.c) Vista superior. 
1. Tensão de alimentação: 24...36 VDC / 24 VAC (± 10%); 
2. Faixa de temperatura: -13...185ºF (0 – 50 ºC); 
3. Saída: 2-Fios / 4 – 20 mA; 
4. Corrente máxima: 23 mA; 
5. Precisão: ±1,1 %; 
6. Aplicação: Gases inertes. 
 
 
60
5.9 Inversor de freqüência ACS350*** 
O inversor de frequência foi escolhido observando-se as exigências de controle e 
potência requisitadas para o correto funcionamento do sistema. Dentre os diversos 
fabricantes existentes no atual mercado, a cada dia mais competitivo e repletos de 
inovações para as mais variadas situações, a que se destacou entre certas 
características utilizadas como parâmetros de classificação foi a ABB S.A. É uma 
empresa multinacional com grande destaque na tecnologia de potência e de 
automação, proporcionando a diversos setores industriais e concessionárias a melhoria 
na performance, aliada a redução de impactos ambientais. 
Dentre os diversos modelos por ela fabricados, escolheu-se o ACS350-***, baseando-
se na capacidade do motor de indução trifásico a ser controlado, aliado aos tipos e 
modos de controle por ele oferecidos. Trata-se de um dispositivo bastante prático, para 
montagem em armário ou mural, no qual observa-se na Figura 30 e Tabela 2 suas 
principais estruturas e descrições, respectivamente. 
 
Figura 30 – Estrutura do inversor de frequência ACS350***. 
ITEM DESCRIÇÃO 
1 Saída de refrigeração pela tampa superior. 
2 Furos de montagem. 
3 (a) Tampa da IHM / (b) IHM básica / (c) IHM assistente. 
4 
Tampa dos terminais (ou unidade de potenciômetro 
opcional MPOT-01. 
5 Conexão daIHM. 
6 Ligação de dispositivos opcionais. 
7 Ligação FlashDrop. 
8 LED’s de POWER (em funcionamento) e FAULT (falha). 
9 Parafuso de ligação à terra do filtro EMC. 
10 Parafuso de ligação à terra do varistor (VAR). 
 
 
61
 
ITEM DESCRIÇÃO 
11 
Ligação do adaptador de fieldbus (módulo de comunicação 
série). 
12 Ligações de E/S. 
13 
Ligação da alimentação de entrada (U1, V1, W1); 
Ligação da resistência de travagem (BRK +, BRK -); 
Ligação do motor (U2, V2, W2). 
14 Placa de fixação de E/S. 
15 Placa de fixação. 
16 Abraçadeiras. 
Tabela 2 – Descrição das principais estruturas do inversor de frequência ACS350-*** 
Internamente, o inversor ACS350*** é composto basicamente por uma ponte 
retificadora de onda completa trifásica, capacitores de filtro, transistores IGBT’s e uma 
unidade central utilizada para controle, em que pode-se tomar como base o pricípio de 
funcionamento descrito em 4.4 e 4.5. O diagrama da Figura 31 é um esquema geral de 
todas as ligações, parametrizáveis ou não, suportadas por esse dispositivo. 
 
Figura 31 – Diagrama geral das ligações do inversor ACS350***. 
5.9.1 Modos de aplicação do inversor de freqüência ACS350*** 
O inversor de frequência ACS350*** possui 7 (sete) modos de aplicações para o 
controle da velocidade do motor de indução trifásico,de acordo com a necessidade de 
utilização. Para cada modo, é selecionado um grupo de parâmetros, que devem ser 
programados e definido valores buscando a melhor eficiência no sistema. São eles: 
 
 
62
5.9.1.1 Standard BB 
Este é o modo de controle definido por padrão para o conversor de frequência 
ACS350***. É utilizado em aplicações típicas de controle de velocidade onde são 
usadas zero, uma, duas ou três velocidades constantes. O arranque e paragem é 
controlado com uma entrada digital (nível arrancar e parar), além de ser possível 
alternar entre dois tempos de aceleração e desaceleração. A Figura 32 mostra os 
esquemas de ligações de entrada e saída de fábrica, além das configurações para 
seleção das diferentes velocidades e modos de aceleração e desaceleração exigidos. 
 
Figura 32 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle Standard ABB. 
5.9.1.2 Três Fios 
Este modo de controle é utilizado em aplicações típicas de controle de velocidade onde 
são usadas zero, uma, duas ou três velocidades constantes. O arranque e a paragem do 
conversor de frequência é executado utilizando-se de botoneiras, através de entradas 
 
 
63
digitais específicas. A Figura 33 mostra os esquemas de ligações de entrada e saída de 
fábrica, além das configurações para seleção das diferentes velocidades configuráveis. 
 
Figura 33 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle 3 - Fios. 
5.9.1.3 Alternar 
Este modo de controle é utilizado em aplicações típicas de controle de velocidade onde 
são usadas zero, uma, udas ou três velocidades constantes. Oferece uma configuração 
de E/S adaptada a uma sequência de sinais de controle das entradas digitais usadas 
quando se altera o sentido de rotação do conversor, ou seja, o arranque, a paragem e o 
sentido de rotação são controlados por duas entradas digitais, em que a combinação 
dos estados da entrada determina a operação. A Figura 34 mostra os esquemas de 
ligações de entrada e saída desse tipo de controle, além das configurações para seleção 
das diferentes velocidades, arranque, paragem e sentido de rotação exigidos. 
 
 
64
 
Figura 34 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle Alternar. 
 
5.9.1.4 Pot Motor 
Este modo de controle é utilizado em aplicações de controle de velocidade onde são 
usadas zero ou uma velocidade constante. Fornece uma interface efetiva para aplicação 
de PLC (Programmer Logic Controler) [13], que varia a velocidade do conversor 
utilizando-se de sinais digitais através de duas entradas, sendo aumentar, diminuir ou 
manter. A Figura 35 mostra os esquemas de ligações de entrada e saída desse tipo de 
controle, além das configurações para seleção da velocidade, arranque, paragem e 
sentido de rotação exigidos. 
 
 
 
65
 
Figura 35 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle Pot Motor. 
 
5.9.1.5 Manual / Auto 
Este modo de controle é utilizado em aplicações de controle de velocidade onde é 
necessário alternar entre dois dispositivos de controle. Alguns terminais do sinal de 
controle são reservados para um dos dispositivos e o resto para outro. A seleção entre 
os modos em uso é realizada através de uma entrada digital. A Figura 36 mostra os 
esquemas de ligações de entrada e saída de fábrica, além das configurações para 
seleção entre os modos de controle, arranque, paragem e sentido de rotação exigidos. 
 
 
 
 
 
66
 
Figura 36 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle Manual / Automático. 
 
5.9.1.6 Controle PID 
Este modo de controle é utilizado em aplicações de controle de processo, como por 
exemplo sistemas à malha fechada de controle de pressão e controle de nível e de 
fluxo. O controle também pode ser comutado ao controle de velocidade através de uma 
entrada digital. Alguns terminais do sinal de comando são reservados para controle de 
processo, outros para controle de velocidade. A Figura 37 mostra os esquemas de 
ligações de entrada e saída de fábrica, além das configurações para seleção dos modos 
de controle de processo ou velocidade exigidos. 
 
 
 
 
 
67
 
 
Figura 37 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle PID. 
 
5.9.1.7 Controle de Binário 
Este modo de controle é utilizado em aplicações que necessitem de controle de binário 
do motor. O controle também pode ser comutado ao controle de velocidade através de 
uma entrada digial. Alguns terminais do sinal de comando são reservados para o 
controle de binário, outros para controle de velocidade. A Figura 38 mostra os 
esquemas de ligações de entrada e saída de fábrica, além das configurações para 
seleção dos modos de controle de binário ou velocidade exigidos. 
 
 
68
 
Figura 38 – Esquema de ligação para as entradas e saídas do modo de controle Binário. 
Como pôde ser observado, para cada modo de controle, as entradas e saídas do 
inversor de frequência ACS350*** comportam-se de maneiras específicas à aplicação. 
Um resumo das características de todas as ligações é mostrado no Apêndice A. 
5.9.2 Dispositivos e funções opcionais do inversor de freqüência ACS350*** 
O inversor de frequência ACS350*** inclui uma série de dispositivos e funções 
opcionais, específicos para algumas aplicações e que ajudam a maximizar a eficiência 
e o funcionamento do conjunto de controle. Entretanto, apesar de possuirem o título de 
opcionais, são impressindíveis a certos processos e níveis de automação, onde a 
utilização torna-se quase que obrigatória. Nesse capítulo será exposto um resumo geral 
das características de cada ítem. 
 
 
69
5.9.2.1 Interface Homem-Máquina - IHM 
São oferecidos 02 (dois) tipos de inteface para controle do inversor de frequência 
ACS350***, também chamado aqui de console de programação. Com elas é possível 
controlar o ACS350, ler dados de estado e ajustar parâmetros. 
• Console Básico: Este console inclui as ferramentas básicas para a introdução 
manual dos valores dos parâmetros. 
• Console Assistente: Este console inclui assistentes pré-programados para 
automatizar as configurações dos parâmetros mais comuns, além de fornecer 
suporte de idiomas. 
Em uma análise custo/benefício para execução do projeto em questão optou-se pelo 
console básico, razão pela qual será realizado um resumo de suas principais 
características. O detalhamento de todas as características de funcionamento do 
console assistente encontram-se no manual do fabricante [24]. 
O console de programação básico é dividido em 09 (nove) áreas, como pode ser 
observado na Figura 39. Cada uma desempenha uma função característica, seja de 
visualização, seja de acesso aos parâmetros, que resulta em controle e análise de todo o 
funcionamento do conversor. A seguir detalhes para cada área. 
 
Figura 39 – Console de programação básico. 
 
 
 
70
Área 1 – LCD 
O LCD pode ser divido em 05 (cinco) áreas: 
1a) Superior esquerda: Local de controle. 
• LOC: Controle local, ou seja, a partir do console de programação. 
• REM: Controle remoto, tal como as entradas e saídas do conversor. 
1b) Superior direita: Unidade do valor apresentado. 
1c) Centro: Variável. Em geral, exibe valores de parâmetros, sinais, menus ou listas. 
Apresenta também códigos de falha e alarmes. 
1d) Inferior esquerda e centro: Estado de funcionamento do console. 
• OUTPUT: Modo saída. 
• PAR: Modo parâmetro. 
• MENU: Menu principal. 
• FAULT: Modo falha. 
1e) Inferior direita: Indicadores. 
• FWD (direto) / REV (inverso) – Sentido de rotação do motor, onde: 
o Quando piscar lentamente: motor parado; 
o Quando piscar rapidamente: funcionando, mas ainda não está no setpoint 
programado; 
o Fixa: funcionando no setpoint programado. 
• SET: O valor exibido pode ser modificado (nos modos Parâmetros e 
Referência). 
Área 2 – RESET/EXIT 
Essa tecla sai para o próximo nível do menu superior sem guardar os valores alterados.Também rearma as falhas nos modos Saída e Falha. 
 
 
71
Área 3 – MENU/ENTER 
Essa tecla permite aprofundar no nível do menu. No modo Parâmetros, guarda o valor 
visualizado como um novo ajuste. 
Área 4 – Tecla ACIMA 
• Percorre um menu ou lista para cima; 
• Aumenta um valor se for selecionado um parâmetro; 
• Aumenta a referência quando a operação é em modo Referência; 
• Mantendo a tecla pressionada, altera-se o valor mais rapidamente. 
Área 5 – Tecla ABAIXO 
• Percorre um menu ou lista para baixo; 
• Diminui um valor se for selecionado um parâmetro; 
• Diminui a referência quando a operação é em modo Referência; 
• Mantendo a tecla pressionada, altera-se o valor mais rapidamente. 
ÁREA 6 – LOC/REM 
Alterna entre modo de controle local e remoto. 
Área 7 – DIR 
Altera o sentido de rotação do motor: sentido direto ou sentido inverso. 
Área 8 – STOP 
Para o conversor quando está em modo de controle local. 
Área 9 – START 
Arranca o conversor quando está em modo de controle local. 
Funcionamento 
O console básico funciona com menus e teclas. O utilizador seleciona uma opção 
(como por exemplo: modo de operação ou parâmetro) percorrendo os menus/listas 
 
 
72
com as teclas ACIMA e ABAIXO até a opção pretendida estar visivel no LCD, 
pressionando depois a tecla MENU/ENTER. Pressionando a tecla RESET/EXIT, 
pode-se voltar para o nível de operação anterior sem guardar as alterações efetuadas. 
O console básico possui cinco modos de operação: Saída, Referência, Parâmetro, 
Cópia e Falha. Quando ocorre uma falha ou um alarme, o console passa 
automaticamente para o modo Falha e apresenta o código de falha ou alarme, que 
também pode ser restaurada no modo Saída ou Falha. 
Ao ligar a alimentação elétrica, o console estará em modo Saída, no qual o utilizador 
poderá arrancar, parar, alterar o sentido de rotação do motor, alternar entre o controle 
local e remoto e supervisionar valores atuais, até três sinais do grupo 01 (DADOS DE 
OPERAÇÃO), sendo um sinal de cada vez. Seleciona-se o modo Saída pressionando a 
tecla RESET/EXIT até que no LCD apresente-se o texo OUTPUT na parte esquerda 
inferior. Para realizar outras tarefas, deve-se passar para o Menu principal e selecionar 
o modo correspondente. 
No modo Referência, é possível ajustar a referência de velocidade, frequência ou 
binário, além de poder arrancar, parar, alterar o sentido de rotação do motor e alternar 
entre controle local e remoto. Para selecionar esse modo, inicialmente passa-se para o 
Menu principal pressionando a tecla MENU/ENTER se estiver no modo Saída, ou 
então pressionando a tecla RESET/EXIT repedidamente até aparecer MENU na parte 
inferior. Se o console não estiver em modo Referência (“rEF” não visível), pressiona-
se a tecla ACIMA ou a tecla ABAIXO até aparecer “rEF” e depois a tecla 
ENTER/RESET. Nesse momento o LCD exibe o valor de referência atual com SET 
por baixo do valor. 
No modo Parâmetros, é possível visualizar e alterar valores de parâmetros, selecionar 
e modificar os sinais apresentados no modo Saída, arrancar, parar, alterar o sentido de 
rotação do motor e alternar entre controle local e remoto. Para selecionar esse modo, 
inicialmente passa-se para o Menu pricipal pressionando a tecla MENUT/ENTER se 
estiver no modo Saída, ou então pressionando a tecla RESET/EXIT repetidamente até 
aparecer MENU na parte inferior. Se o console não estiver em modo Parâmetro (“Par” 
 
 
73
não visível), pressiona-se a tecla ACIMA ou a tecla ABAIXO até aparecer “Par” e 
depois a tecla ENTER/RESET. Nesse momento o LCD apresenta o número de um dos 
grupos de parâmetros oferecidos pelo inversor de frequência. 
No modo Cópia, o console básico pode armazenar um conjunto completo de 
parâmetros do conversor e até três conjuntos de parâmetros do utilizador, sendo que a 
memória do console é permanente. Nesse modo, é possível copiar todos os parâmetros 
do conversor para o console. Isso inclui todos os conjutos de parâmetros definidos pelo 
utilizador e os parâmetros internos gerados automaticamente pelo conversor. Também 
é possível restaurar o conjunto completo de parâmetros do console para ouutro 
conversor compatível com o anterior. Esse processo guarda todos os parâmetros, 
incluindo os parâmetros internos gerados automaticamente pelo conversor, entretanto, 
não inclui os conjuntos de parâmetros do utilizador. 
5.9.2.2 Adaptador de fieldbus 
O inversor de freqüência ACS350*** pode ser ligado a um sistema de controle 
externo ao longo de uma rede de comunicação utilizando-se de um adaptador fieldbus. 
Tal dispositivo é ligado ao terminal X3 do conversor, como pode ser observado na 
Figura 40. 
 
Figura 40 – Esquemático do adaptador fieldbus do inversor de freqüência ACS350***. 
O conversor pode ser ajustado para receber toda a informação de controle através da 
interface de fieldbus, ou o controle pode ser distribuído entre a interface de fieldbus e 
 
 
74
outras fontes disponíveis, como entradas digitais e analógicas. Essa comunicação é 
realizada utilizando-se um dos seguintes protocolos de comunicação série: 
• PROFIBUS-DP® (adaptador FPBA-01); 
• CANopen® (adaptador FCAN-01); 
• DeviceNet® (adaptador FDNA-01); 
• Modbus® RTU (adaptador FMBA-01). 
O conversor detecta automaticamente qual o adaptador de fieldbus que está ligado ao 
seu terminal X3, sendo que o perfil DCU [24] é sempre usado na comunicação entre 
inversor e adaptador. Os ajustes de fábrica para cada perfil dependem do protocolo 
utilizado. 
Não é o foco do projeto em questão a conexão e controle do inversor de freqüência por 
uma rede integrada, sendo, portanto, não necessária a aquisição de tal adaptador. 
5.9.2.3 Resistências de frenagem 
Em algumas aplicações, não basta apenas a atuação de rampas de desaceleração para a 
parada do inversor. No momento da parada, não há a imediata extinção do campo 
girante do motor [9], fazendo com que o rotor continue cortando as linhas de campo. 
Por um curto período de tempo, o motor se comporta como um gerador. Além disso, 
no circuito intermediário há um aumento no nível de tensão eficaz. Para que ocorra 
uma frenagem em tempo menor, é conveniente a dissipação de energia o mais rápido 
possível. Excetuando-se uma regeneração de energia de frenagem [9], a frenagem 
dissipativa ou reostática é bastante eficiente para a aplicação. 
Uma dificuldade que pode ser encontrada está em se calcular qual o melhor resistor a 
ser empregado. Esse valor sempre dependerá de quanto tempo se deseja para uma 
frenagem, quantas vezes em um período se é utilizada, e qual é a potência do motor a 
ser atendida. Vários fabricantes possuem tabelas específicas contemplando qual é o 
melhor valor para resistor de frenagem. Quando é necessário um valor mais preciso, é 
utilizada a relação 
 
 
75
r
V
P CC
MÁX
2
= (14) 
Onde, 
PMÁX: Potência do resistor r, em Watts; 
VCC: Tensão do circuito intermediário; 
r: Valor do resistor, em Ohm. 
No projeto em questão, a parada do motor de indução trifásico é realizada por inércia, 
sendo, portanto, desnecessária a utilização de um resistor de frenagem. 
5.10 Conclusões 
Nesse capítulo foram apresentados todos os dispositivos utilizados na realização do 
projeto em questão, incluindo dados técnicos, construtivos e de aplicação. 
Realizou-se uma maior ênfase para o inversor de frequência ACS350, onde foram 
discutidos os diagramas internos de ligações, modos de aplicação, dispositivos 
opcionais e obrigatórios para um perfeito funcionamento do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
76
6 INSTALAÇÃO E MODO DE CONTROLE DO SISTEMA 
6.1 Introdução 
Neste capítulo será apresentada a instalação física de comando e potência executada no 
projeto em questão, bem como o modo de operação escolhido para realizar a 
automação no controle de velocidade do motor de indução trifásico. O controle será 
feito de acordo com a pressão diferencialexistente entre o filtro de ar do equipamento, 
conforme metodologia explicada em capítulos anteriores. 
6.2 Terminas de entrada e saída do inversor de freqüência ACS350*** 
A Figura 41 mostra um esquemático dos terminais de ligação dos cabos de potência 
utilizados para energização do inversor e alimentação do motor de indução trifásico. 
Os terminais L1, L2, L3 são reservados para a alimentação trifásica da rede de energia 
elétrica, e U2, V2, W2 para a alimentação do motor com tensão PWM imposta pelo 
inversor. Os terminais BRK- e BRK+ são reservados para a instalação da resistência 
de frenagem, dispositivo opcional, conforme utilidade descrita em 5.9.2.3. O cabo de 
ligação à terra é instalado junto ao painel. 
 
Figura 41 – Terminais de potência de entrada e saída do inversor de freqüência ACS350***. 
A Figura 42 representa os terminais de entrada e saída para as ligações de comando do 
inversor. Para cada modo de aplicação, é utilizado um diagrama de conexão, conforme 
descrito em 5.9.1. O interruptor S1 seleciona o tipo de tensão e corrente utilizados para 
as entradas analógicas EA1 e EA2, respectivamente. Os ajustes de fábrica são a tensão 
unipolar para EA1 (0...10V) e a corrente unipolar para EA2 (4...20 mA), que 
 
 
77
correspondem aos valores utilizados por padrão aos modos de aplicação. Caso seja 
necessária a utilização das entradas analógicas com valores diferentes dos 
apresentados, é necessário configurar S1 de acordo com a Figura 43. 
 
Figura 42 – Terminais para entrada e saída dos sinais de comando. 
 
 
 
Figura 43 – Configuração de S1 para valores diferentes entre as entradas analógicas. 
6.3 Modo de controle: análise e configuração de comando e potência 
A idéia geral do sistema resume-se no controle de velocidade de um motor elétrico 
baseando-se no diferencial de pressão do filtro de ar, procurando otimizar o consumo 
de energia do trocador de calor, tipo Fancoil. As opções para o controle serão duas: do 
tipo automático, onde o usuário se utilizará de uma interface (IHM) para acesso aos 
parâmetros de saída e referência do sistema, quando em modo local, aliada ao acesso 
remoto onde o inversor atuará no motor utilizando-se como referência de velocidade o 
sinal analógico (4 – 20 mA) proveniente do transdutor de pressão ACI-LP, quando em 
modo remoto. No modo manual, o utilizador poderá realizar o acionamento do motor 
em partida direta. Analisando essas características a serem atendidas, aliadas às 
vantagens e opções de cada modo de controle oferecido pelo inversor de freqüência 
ACS350***, escolheu-se o controle Manual/Auto, que satisfazem todas as condições 
necessárias a aplicação do projeto. O circuito da Figura 44 representa a topologia 
utilizada para interligação de potência e comando entre os bornes do inversor de 
freqüência e o sistema a ser controlado. 
 
 
78
 
Figura 44 – Esquema de interligação de potência e comando utilizada. 
 
 
79
De acordo com a Figura 44, uma chave de controle do tipo ON/OFF, representada por 
S2, realiza a opção entre controle automático e manual. A chave de controle S3 realiza 
a seleção entre partida direta do motor, quando a chave S2 em modo manual, e o 
controle do motor através do inversor de freqüência, quando a chave S2 em modo 
automático. 
O sistema de proteção, quando do acionamento mútuo entre modo manual e 
automático, seja de maneira acidental ou por avaria do dispositivo, é realizado através 
do inter-travamento oferecido pela contatora auxiliar RA1, participante do sistema de 
comando para acionamento de K1 e K2, contatoras essas pertencentes aos sistemas de 
potência dos modos de operação manual e automático, respectivamente. 
A proteção elétrica do sistema de alimentação do circuito de comando, no que diz 
respeito aos quesitos de sobretensão, sobrecorrente, falta de fases e curto-circuito é 
oferecida pelo disjuntor Q2, aliado ao relé térmico F1. A proteção para o sistema de 
potência é realizada pelo disjuntor Q1. O conversor de freqüência disponibiliza 
proteção elétrica a si mesmo e para o motor. Entretanto, quando no modo manual, isso 
é realizado pelo relé térmico F1. 
Quando S2 em modo automático, os contatos auxiliares de K2 realizam o fechamento 
entre os terminais de comando 9 – 14 e 9 – 16 do inversor, comandos necessários para 
informá-lo sobre a seleção do controle (manual ou automático) e acionamento do 
motor (arranque ou parada). Os terminais 5 e 6 foram utilizados para ligação do 
transdutor de pressão diferencial ACI-LP, em série com o transformador 220/24 VAC , 
como pode ser observado no esquemático das ligações de comando e potência da 
Figura 44. 
A Figura 45 mostra a instalação física real de potência e comando utilizada no projeto, 
bem como a fixação do inversor e transdutor de pressão. 
 
 
 
 
 
80
 
 
Figura 45– Instalação física real de potência e comando utilizada no projeto. 
6.4 Configuração dos parâmetros utilizados 
Verificados os pontos de segurança da instalação elétrica e mecânica de todo o 
sistema, realizou-se a energização e parametrização do inversor de freqüência. O 
procedimento de arranque depende do tipo de console utilizado. Como optou-se pelo 
básico, será realizada uma descrição dos principais pontos para esse dispositivo. 
Informações sobre outros meios de partida do inversor encontram-se em [24]. 
Energizado o inversor de freqüência, um LED verde irá acender, indicando que ele 
encontra-se pronto para iniciar a parametrização. Um LED vermelho aceso indica erro, 
e uma inspeção em todos os pontos de ligações mecânica, comando e potência deverá 
ser executada, a fim de se regularizar a não-conformidade e prosseguir com a 
parametrização do inversor de freqüência. 
Com o inversor energizado e nenhuma falha apresentada, o console básico apresenta 
diretamente o Modo de Saída com controle local (LOC), ou seja, através da IHM. 
Deve-se selecionar o modo de aplicação a ser utilizado, através do parâmetro 9902. O 
 
 
81
valor de fábrica apresentado é 1, que representa o modo STANDARD ABB. Para o 
propósito do projeto, deve-se alterá-lo para 5, que representa o modo 
MANUAL/AUTO. Seguir para o parâmetro 9904, que representa o modo de controle 
do motor, sendo 1 para controle vetorial, 2 para controle binário e 3 para controle 
escalar. A diferença entre cada tipo foi descrita em 4.6, a exceção para controle de 
binário, cuja aplicabilidade encontra-se em [24]. Para a implantação do sistema, altera-
se esse parâmetro para 1. 
A seguir é necessário introduzir os dados de placa do motor a ser controlado, 
referenciando cada valor com um parâmetro característico. Para a tensão nominal do 
motor, utilizar o parâmetro 9905. Para a corrente nominal do motor, utilizar o 
parâmetro 9906. Para a freqüência nominal do motor, utilizar o parâmetro 9907. Para a 
velocidade nominal do motor, utilizar o parâmetro 9908 e, por fim, para a potência 
nominal do motor, utilizar o parâmetro 9909. 
O próximo passo refere-se ao tipo de identificação do modelo do motor a ser utilizado 
pelo inversor de freqüência, chamado aqui de ID RUN [24], referenciado pelo 
parâmetro 9910. Existem 02 (dois) tipos de algoritmos utilizados pelo conversor de 
freqüência ACS***. Um é utilizado para a maioria das aplicações, sendo configurado 
o parâmetro para 0. Outro é utilizado quando o ponto de operação estiver próximo da 
velocidade zero, e/ou for necessário o funcionamento em uma gama de binário acima 
do nominal do motor ao longo de uma ampla gama de velocidades sem que seja 
necessário feedback da velocidade medida. É selecionado configurando o parâmetro 
para 1. No caso do projeto apresentado, escolheu-se para o tipo de identificação o 
valor referenciado com 0, visto que é o que se enquadra às características gerais do 
sistema a ser controlado. 
Escolhido o algoritmo, realiza-se a identificação do modelo de motor pressionando a 
tecla START do console básico. Ele é calculadoatravés da magnetização dos 
enrolamentos do motor durante um intervalo de tempo de 10 à 15 segundos à 
velocidade zero. 
 
 
82
Após esse procedimento, é necessário verificar se o sentido de rotação do motor está 
de acordo com as exigências do sistema. Através do console básico, em modo local, 
segui-se para o Menu Principal e, através das teclas ACIMA ou ABAIXO, seleciona-
se o modo “rEF”. Incrementa-se a referência de zero para um valor superior e em 
seguida pressiona-se a tecla START para arrancar o motor. Nesse procedimento, 
analisa-se se o sentido de rotação do motor é o mesmo que o indicado do LCD do 
console, ou seja, FWD para sentido direto e REV para sentido inverso. Caso hajam 
discordâncias entre as rotações, é necessário desligar a alimentação do inversor e 
aguardar cerca de 5 minutos até que os capacitores do circuito intermediário 
descarreguem, e realiza-se a inversão de dois condutores de fase do cabo de motor nos 
terminais de saída do conversor ou na caixa de ligações do motor. Em seguida, 
realiza-se novamente o teste de sentido de rotação descrito anteriormente e 
confirmam-se as rotações. 
Com os sentidos corretos, realiza-se a configuração dos limites de velocidades e 
rampas de aceleração e desaceleração. O ajuste de velocidade mínima é realizado 
através do parâmetro 2001, o ajuste de velocidade máxima através do parâmetro 2002. 
Os tempos de aceleração e desaceleração são configurados através dos parâmetros 
2202 e 2203, respectivamente. 
Ao final de todos os procedimentos descritos anteriormente, se não existirem falhas ou 
alarmes visíveis no LCD da IHM, o inversor encontra-se apto para o funcionamento. 
Os valores de todos os parâmetros utilizados na configuração do inversor de 
freqüência encontram-se descritos na Tabela 4. 
PARÂMETRO DESCRIÇÃO UNIDADE VALOR 
9902 Modo de controle do motor Vetorial 5 
9905 Tensão nominal do motor V 220 
9906 Corrente nominal do motor A 3,3 
9907 Freqüência nominal do motor Hz 60 
9908 Velocidade nominal do motor rpm 3400 
9909 Potência nominal do motor KW 0,75 
9910 Modelo de motor ID Run 0 
2001 Velocidade mínima rpm 2900 
Tabela 3 – Parâmetros e valores utilizados para a configuração do inversor de freqüência ACS350***. 
 
 
83
 
 
 
PARÂMETRO DESCRIÇÃO UNIDADE VALOR 
2002 Velocidade máxima rpm 3400 
2202 Rampa de aceleração s 5 
2203 Rampa de desaceleração s 5 
Tabela 4 – Parâmetros e valores utilizados para a configuração do inversor de freqüência ACS350*** - 
Continuação. 
Ressalta-se que o inversor de freqüência ACS350*** é composto de inúmeros 
parâmetros que não foram citados, visto que são utilizados apenas em aplicações 
específicas, o que seria inviável ao projeto proposto. Entretanto, uma descrição 
completa de todos é disponibilizada em [24]. 
6.5 Conclusão 
Nesse capítulo foram apresentados todos os circuitos de comando e potência utilizados 
no projeto, bem como os terminais de entrada e saída pertencentes ao inversor de 
frequência ACS350***. Uma análise detalhada do funcionamento desses circuitos foi 
realizada, incluindo o modo de controle utilizado, configurações dos parâmetros 
selecionados e definições dos valores introduzidos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
84
7 ANÁLISE DO SISTEMA 
7.1 Introdução 
Nesse capítulo será exposta uma análise da influência de um inversor de freqüência no 
sistema isolante do motor, comparando os dados coletados em campo com as 
recomendações e normatizações vigentes para um funcionamento correto de todo o 
sistema. Será dada também uma análise entre o investimento financeiro inicial e 
retorno (Payback) [26] para a aplicação do projeto proposto. 
7.2 Influência do inversor de frequência no sistema isolante do motor 
A evolução dos semicondutores de potência tem levado à criação de chaves mais 
eficientes, porém, mais rápidas. As elevadas freqüências de chaveamento das chaves 
eletrônicas empregadas nos conversores atuais (transistores IGBT) acarretam algumas 
conseqüências indesejáveis, tais como o aumento de emissão eletromagnética e a 
provável incidência de picos de tensão, bem como elevados valores de dV/dt (taxa de 
variação da tensão no tempo), nos terminais dos motores alimentados por conversores, 
como visto em capítulos anteriores. Dependendo das características de controle 
(resistores de gate, capacitores, tensões de comando, etc.) e da modulação PWM 
adotada, quando esses inversores são utilizados em conjunto com um motor de 
indução gaiola, os pulsos, em combinação com as impedâncias do cabo e do motor, 
podem gerar, de maneira repetitiva, sobretensões nos terminais do motor. Esses trens 
de pulsos podem reduzir a vida do motor pela degradação do seu sistema de 
isolamento. 
O cabo e o motor podem ser considerados um circuito ressonante excitado pelos 
pulsos retangulares do conversor. Quando os valores de R, L e C são tais que a tensão 
de pico atinge valores acima da tensão da fonte (VDC≈ 1,35 Vnom), a resposta do 
circuito a essa excitação é considerada um overshoot [12]. Os overshoots afetam 
especialmente o isolamento entre espiras de enrolamentos randômicos e seu valor é 
determinado, basicamente, pelos seguintes fatores: tempo de subida do pulso de tensão 
(rise time), comprimento do cabo, mínimo tempo entre pulsos, frequência de 
chaveamento e o uso de motores múltiplos. 
 
 
85
7.2.1 Rise time 
Para transitar do seu valor mínimo até o seu valor máximo, a tensão PWM requer certo 
tempo, denominado rise time. Devido à grande velocidade de chaveamento dos IGBTs 
dos inversores, o crescimento da frente de onda de tensão acontece muito rapidamente 
e, com o avanço da eletrônica de potência, esses tempos de transição tendem a 
diminuir ainda mais. 
Com a grande velocidade do crescimento do pulso de tensão (dV/dt) emitido pelo 
conversor ao motor, a(s) primeira(s) espira(s) da primeira bobina de uma dada fase 
fica(m) submetida(s) a um alto valor de tensão. Devido às características indutivas e 
capacitivas do enrolamento do motor [7] [11] [14], ocorre amortecimento do pulso nas 
bobinas subseqüentes. A Figura 46 exemplifica a divergência entre os pulsos de tensão 
entre condutores adjacentes para uma mesma bobina. 
 
Figura 46 – Exemplo da divergência entre pulsos de tensão entre condutores adjacentes devido ao rise time. 
a) Terminal do motor. b) Puso de tensão na primeira espira. c) Pulso de tensão atrasado nas espiras subjacentes. 
d) Tensão entre condutores adjacentes. 
Com isso, o rise time (tr) influencia diretamente o tempo de vida útil do isolamento, 
pois quanto menor for o tempo de crescimento do pulso, maior será a taxa de variação 
no tempo (dV/dt), originando maior diferença de potencial entre espiras e degradando 
mais rapidamente o sistema isolante do motor. Devido aos altos gradientes de tensão a 
que o isolamento é submetido quando da operação com conversores, ele deve possuir 
características dielétricas superiores para essas aplicações. 
 
 
86
7.2.1.1 Considerações normativas sobre o rise time 
As definições de rise time (tr) dadas pela NEMA [23] e pela IEC [22] diferem, 
conforme mostrado na Figura 48, dando margem a divergência de interpretação e 
conflitos entre fabricantes e consumidores de motores e conversores de frequência. 
 
 
Figura 47 – Divergências nas definições de rise time: a) NEMA. b) IEC. 
Devido às diferenças existentes entre as definições de rise time da NEMA e IEC, 
ocorrem frequentemente confusões no cálculo do dV/dt. Pelo critério NEMA, deve-se 
tomar o valor da tensão do link DC (≈ 1,41 Vrede) como referência de 100% de tensão 
para a determinação do rise time (informado pelo fabricante do conversor). Já pelo 
critério IEC, o valor de pico da tensão nos terminais do motor é que deve ser usado 
como referência. Por efeito do cabo [11] [14], o rise time a ser considerado no critério 
IEC será normalmente maior do que o considerado no critério NEMA (que é o valor 
informado pelofabricante do conversor). Assim, percebe-se que dependendo do 
critério utilizado no cálculo, podem ser considerados valores de dV/dt bastante 
distintos para uma mesma situação. 
Os valores a serem utilizados como referências para os critérios NEMA e IEC são 
descritos a seguir: 
• NEMA MG1 – Se a tensão de entrada do conversor não exceder a tensão 
nominal do motor e nos terminais do motor forem observados valores de tensão 
 
 
87
dentro dos limites estipulados na Tabela 5, assume-se que não haverá 
significativa redução na vida útil do isolamento por stress de tensão. 
PARTE 30 – MOTORES NORMAIS PARTE 31 – MOTORES DE USO 
ESPECÍFICO 
Para tensão ≤ 600 V: Vpico ≤ 1 KV 
 Rise time ≥ 2 µs 
 
Para tensão > 600 V: Vpico ≤ 2,04 Vnom 
 Rise time ≥ 1 µs 
Para tensão ≤ 600 V: Vpico ≤ 3,1 Vnom 
 Rise time ≥ 0,1 µs 
 
Para tensão > 600 V: Vpico ≤ 2,04 Vnom 
 Rise time ≥ 1 µs 
Tabela 5 – Referências normativas NEMA MG1 – Partes 30 e 31. 
• IEC 60034 – Para motores até 500 V o sistema de isolamento deve suportar os 
níveis de Vpico, mostrados na Figura 49. Acima de 500 V, o sistema isolante 
deve ser reforçado ou filtros devem ser instalados na saída do conversor, para 
aumentar o rise time/limitar as tensões de pico. 
 
Figura 48 – Referências normativas IEC 60034. 
7.2.1.2 Análise do rise time 
No projeto em questão foi utilizado o critério NEMA para determinação do rise time 
no sistema implantado, por parecer adequado em considerar apenas a região linear da 
curva na aproximação da derivada (dV/dt ≈ ∆V/∆t). O critério IEC considera a tensão 
de pico nos terminais do motor, o que necessita da medição do pulso de tensão na 
entrada do motor através de um osciloscópio de boa resolução. Entretanto, devido à 
imprevistos de natureza técnica, não foi possível a utilização de tal instrumento. 
De acordo com os critérios NEMA, e aplicando os valores fornecidos pelo fabricante, 
foram obtidos os valores de rise time para o sistema proposto: 
• Tensão do motor: Vnom = 220 V. 
 
 
88
• Time rise: ∆t = 0,6 µs; 
VDC ≈ 1,41.Vnom (14) 
VDC ≈ 1,41.220 ∴ VDC ≈ 310,20 V (15) 
Considerando x como 90% de VDC, e y como 10% de VDC, obtém-se: 
 x = 0,90.310,20 ∴x = 279,18 V (16) 
 y = 0,10.310,20 ∴ y = 31,02 V (17) 
∆V = x – y (18) 
∆V = 279,18 – 31,02 ∴ ∆V = 248,16 V (19) 
Como, 
t
V
dt
dV
∆
∆
= (20) 
Substituindo os valores aos parâmetros correspondentes, obtém-se: 
=∴=
− dt
dV
dt
dV
610.6,0
16,248
413,60 V/µs (21) 
Segundo a norma NEMA MG1 – parte 30 (Tabela 5), os motores normais com tensão 
≤ 600 V (que é o caso do projeto em questão) devem suportar em seus terminais picos 
de tensão de até 1KV para um rise time maior ou igual à 2 µs. Analisando o resultado 
fornecido em (21), observa-se que mesmo com um rise time menor (0,6 µs – fornecido 
pelo fabricante), o nível de tensão entre os terminais do motor está dentro da faixa 
assegurada pelo motor utilizado, o que valida a aplicação na avaliação desse quesito. 
7.2.2 Comprimento do cabo 
Conforme discutido em capítulos anteriores, o máximo pico de tensão incidindo nos 
terminais do motor alimentado por conversores de frequência depende de vários 
fatores, dentre os quais o mais importante é o comprimento do cabo. De acordo com 
estudos entre diversos fabricantes, são sugeridas regras práticas para a avaliação da 
necessidade de utilização de filtros entre o motor e o conversor, como pode ser 
observado na Tabela 6. 
COMPRIMENTO DE CABO FILTROS DE SAÍDA 
L ≤ 100 m Não são necessários 
100 m < L ≤ 300 m Necessária a reatância de saída (2% de queda de tensão mínima) 
L > 300 m Necessários filtros especiais (consultar fabricante) 
Tabela 6 – Regras sugeridas para a utilização de filtros entre motor e inversor de freqüência. 
 
 
89
Para a aplicação do projeto foram utilizados 2,0 m de cabo de ligação entre conversor 
de frequência e motor, o que dispensa a necessidade de instalação de filtros 
supressores de corrente de fuga, que fluem da saída do conversor para a terra. 
7.2.3 Mínimo tempo entre pulsos 
Na utilização de motores de indução trifásicos de baixa tensão SIEMENS com 
conversores de freqüência, devem ser obedecidos como critério de avaliação valores 
de tempo dentre pulsos ≥ 6µs [27]. Como descrito anteriormente, devido à 
impossibilidade de utilização de um osciloscópio, esse parâmetro necessário à análise 
no sistema de isolamento do motor não pode ser verificado. 
Entretanto, os dados técnicos fornecidos pelo fabricante do conversor de freqüência 
ACS350*** garantem um faixa de tempo entre pulsos aceitáveis para uma vasta gama 
de motores de indução trifásicos existentes no mercado, incluindo o da aplicação. 
7.2.4 Frequência de chaveamento 
Associada aos efeitos originados do rise time e do mínimo tempo entre pulsos 
consecutivos, está a freqüência como que os mesmos são produzidos. Ao contrário dos 
eventuais impulsos provenientes de manobras de rede, neste caso trata-se de um trem 
de pulsos mantido numa determinada freqüência. Em função da rápida evolução da 
eletrônica de potência, essa freqüência atualmente atinge valores da ordem de 20 KHz 
e, quanto maior for a freqüência de chaveamento do inversor, mais rápida será a 
degradação do sistema isolante. 
Estudos indicam que a dependência do tempo de vida útil do isolamento em função da 
frequência de chaveamento não é uma relação simples [28], porém, experiências 
realizadas nesse sentido mostram que para valores ≤ 5 KHz a probabilidade de falha 
do isolamento é diretamente proporcional à freqüência, além de limitar as perdas de 
chaveamento (rise time) e diminuir a interferência de alta freqüência, dispensando a 
utilização de filtros supressores. Entretanto, perde-se na qualidade sonora, visto que o 
ruído acústico no motor torna-se um fator desagradável. Para frequências de 
chaveamento > 5 KHz, a probabilidade de falha do isolamento é diretamente 
proporcional ao quadrado da frequência de chaveamento. Entretanto, o aumento 
 
 
90
melhora a série de Fourier da tensão injetada no motor [29], tendendo, dessa forma, 
melhorar o desempenho em termos de temperatura e ruído. 
Analisando-se as características de aplicação do sistema, levando-se em consideração 
a qualidade acústica em níveis permitidos ao local [30] [31], e as recomendações 
fornecidas pelo manual de instalação, operação e manutenção do conversor, fixou-se a 
frequência de chaveamento em 4,0 KHz, baseando-se em comparações entre os 
valores de ruído medidos e aceitáveis pelas normatizações e legislações vigentes. 
• Referência – NBR7256: 50 dB(A); 
• Ruído medido na casa de máquina: 48,2 dB(A). 
 
Figura 49– Decibilímetro utilizado para medição do nível de ruído na casa de máquinas do equipamento. 
7.2.5 Funcionamento com multi-motores 
Em aplicações com múltiplos motores podem ocorrer overshoot’s devido à reflexão 
entre cada unidade. Essa situação é pior quanto maior for o comprimento do cabo entre 
conversor e o ponto comum de conexão dos motores. O cabo atua como um 
desacoplador entre conversor e motor. Como resultado, reflexões que seriam 
absorvidos pela baixa impedância de saída do conversor podem ser carregadas para 
outro motor, amplificando assim o overshoot incidente nos seus terminais. 
 
 
91
Devido às características do projeto (controle somente de um motor), esse parâmetro 
não pôde ser avaliado, além de poder ser desconsiderada a sua influência. 
7.3 Relação custo x benefício 
Além da característica positiva no controle e precisão da velocidade de rotação do 
motor, aliada a otimização do elementofiltrante e melhoria na eficiência energética, é 
importante analisar o custo vinculado ao investimento inicial para implantação do 
sistema. 
Foi discutido em capítulos anteriores que o projeto baseia-se no controle da rotação de 
um motor de indução trifásico através da análise da pressão diferencial por sobre o 
agente filtrante. De acordo com levantamento do histórico das manutenções 
preventivas realizadas no equipamento utilizado1, a frequência de substituições dos 
filtros necessários ao controle da qualidade do ar interior do ambiente climatizado é, 
na média, a cada 30 (trinta) dias. Tomando-se como base esse valor e, considerando 
que o inversor de frequência foi configurado com limites de rotação mínima e máxima 
de 3.000 e 3.400 rpm (P2001 e P2002, respectivamente), foram obtidos valores de 
níveis de tensão, corrente e frequências das tensões PWM referenciadas a uma 
variação de 10 rpm na frequência de rotação entre esse intervalo. As Tabelas 7 e 8 
mostram os valores obtidos das medições realizadas aleatoriamente entre os dias 1 a 
30 de outubro de 2008. 
ITEM TENSÃO [V] 
FREQUÊNCIA 
[Hz] 
CORRENTE 
[A] 
R0TAÇÃO 
[rpm] 
1 187 51,5 2,4 3000 
2 188 51,7 2,5 3010 
3 189 51,9 2,5 3020 
4 189 52,0 2,5 3030 
5 190 52,2 2,5 3040 
6 190 52,4 2,5 3050 
7 191 52,6 2,5 3060 
8 192 52,7 2,5 3070 
9 193 52,9 2,5 3080 
10 193 53,1 2,5 3090 
11 194 53,3 2,5 3100 
12 194 53,4 2,5 3110 
Tabela 7 – Parâmetros elétricos medidos em uma variação da rotação do inversor de freqüência. 
 
1 Informações fornecidas pelo Departamento de Manutenção do Hospital Unimed CIAS. 
 
 
92
ITEM TENSÃO 
[V] 
FREQUÊNCIA 
[Hz] 
CORRENTE 
[A] 
R0TAÇÃO 
[rpm] 
13 195 53,6 2,5 3120 
14 196 53,8 2,5 3130 
15 196 53,9 2,6 3140 
16 197 54,1 2,6 3150 
17 198 54,3 2,6 3160 
18 198 54,5 2,6 3170 
19 199 54,6 2,6 3180 
20 199 54,8 2,6 3190 
21 200 55,0 2,6 3200 
22 201 55,1 2,6 3210 
23 201 55,3 2,6 3220 
24 202 55,5 2,6 3230 
25 203 55,7 2,6 3240 
26 203 55,9 2,6 3250 
27 204 56,0 2,7 3260 
28 205 56,2 2,7 3270 
29 206 56,4 2,7 3280 
30 206 56,6 2,7 3290 
31 207 56,7 2,7 3300 
32 208 56,9 2,7 3310 
33 208 57,1 2,7 3320 
34 209 57,2 2,7 3330 
35 209 57,4 2,7 3340 
36 210 57,6 2,7 3350 
37 212 57,8 2,7 3360 
38 212 58,0 2,8 3370 
39 213 58,2 2,8 3380 
40 214 58,3 2,8 3390 
41 213 58,5 2,8 3400 
Tabela 8 – Parâmetros elétricos medidos em uma variação da rotação do inversor de freqüência. Continuação. 
Considerando-se um aumento diário linear na pressão diferencial do filtro, devido ao 
acúmulo de impurezas e demais poluentes, e diretamente o aumento linear na 
velocidade de rotação do motor, foram obtidos por interpolação [32] dos valores da 
Tabela 6, os níveis diários de tensão, corrente e frequências das tensões PWM 
fornecidas ao motor pelo inversor de frequência. Percebe-se que a relação V/f é 
mantida constante, como pode ser observado na curva característica da Figura 50. Isso 
é resultado direto da aplicação da equação (11), o que prova um fornecimento 
constante de torque à carga (no caso, um ventilador centrífugo) em toda faixa de 
frequência utilizada. Foram também medidos níveis de tensão e corrente quando do 
funcionamento com alimentação trifásica direta da rede de energia elétrica. 
A potência instantânea fornecida a uma carga trifásica é obtida através da relação: 
 
 
93
LL IVP ..33 =φ (22) 
Onde, 
P3Ǿ = Potência trifásica instantânea consumida pelo motor [W]. 
VL = Tensão de linha eficaz fornecida ao motor [V]. 
IL = Corrente de linha eficaz consumida pelo motor [A]. 
 
Figura 50 – Característica Tensão x Frequência fornecidas ao motor pelo inversor de frequência. 
Utilizando-se da relação (22), obteve-se a potência instantânea diária fornecida ao 
motor de indução trifásico, tanto para funcionamento com o inversor de frequência, 
como também em acionamento com partida direta na rede de energia elétrica. 
O custo para o fornecimento de energia elétrica do hospital CIAS é regido, segundo o 
sistema tarifário brasileiro [33], pela tarifa Horo-Sazonal Verde. Neste segmento, são 
estipulados valores específicos para consumo energético em Horário de Ponta e 
Horário Fora de Ponta [33]. Para horário de ponta, são escolhidas três horas 
compreendidas no intervalo das 17:00 às 22:00 hs, dos dias úteis. 
De acordo com o perfil de carga fornecido pela concessionária, as faixas consideradas 
para horário de ponta e horário fora de ponta do hospital CIAS são: 
• Horário de ponta: 18:00 às 21:00 hs; 
• Horário fora de ponta: 0:00 às 18:00 hs e 21:00 às 0:00 hs. 
 
 
94
O regime de trabalho do equipamento condicionador de ar analisado é de 24 hs (vinte 
e quatro horas) diárias, sendo que no mês de outubro de 2008 foram contabilizados 23 
(vinte e três) dias úteis. 
Diante dessas imposições, calcularam-se os totais de horas em funcionamento do 
equipamento nas faixas compreendidas entre os horários de ponta e fora de ponta no 
mês analisado. 
• Horário de ponta 
THP = hp.D (23) 
Onde, 
THP = Total de horas do mês em horário de ponta. 
hp = Horas de funcionamento diário em horário de ponta. 
D = Dias úteis do mês. 
Sendo hp = 3 e D = 23, substituindo-se esses valores na expressão (23), obteve-se: 
THP = 3.23 (24) 
THP = 69 horas (25) 
• Horário fora de ponta 
THFP = hfp.M - THP (26) 
Onde, 
THFP = Total de horas do mês fora do horário de ponta. 
hfp = Horas de funcionamento diário fora do horário de ponta. 
M = Dias do mês. 
Sendo hfp = 24 e M = 30, substituindo-se esses valores na expressão (26), obteve-se: 
THFP = 24.30 - 69 (27) 
THFP = 651 horas (28) 
Ou seja, entre o mês referente às medições de tensão e corrente trifásicas fornecidas ao 
motor pela rede de energia elétrica e pelo inversor de frequência, foram contabilizadas 
69 (sessenta e nove) horas de funcionamento em horário de ponta, e 651 (seiscentos e 
cinquenta e uma) horas em horário fora de ponta. 
 
 
95
A Tabela 9 mostra os valores obtidos para a potência instantânea, demanda diária e 
consumo mensal para acionamento com inversor de frequência e partida direta, 
compreendido entre os dias 1 a 30 de outubro de 2008. 
DIAS POTÊNCIA INSTANTÂNEA [KW] 
DEMANDA DIÁRIA [KW.h] 
INVERSOR DIRETO 
MÊS SEMANA INVERSOR DIRETO HR NORMAL HR ESPECIAL HR NORMAL HR ESPECIAL 
1 Quarta-Feira 0,7773 1,1806 16,3233 2,3319 24,7926 3,5418 
2 Quinta-Feira 0,8161 1,1383 17,1381 2,4483 23,9043 3,4149 
3 Sexta-Feira 0,8148 1,2175 17,1108 2,4444 25,5675 3,6525 
4 Sábado 0,8227 1,1861 19,7448 0,0000 28,4664 0,0000 
5 Domingo 0,8244 1,1383 19,7856 0,0000 27,3192 0,0000 
6 Segunda-Feira 0,8309 1,1172 17,4489 2,4927 23,4612 3,3516 
7 Terça-Feira 0,8357 1,0850 17,5497 2,5071 22,7850 3,2550 
8 Quarta-Feira 0,8389 1,1172 17,6169 2,5167 23,4612 3,3516 
9 Quinta-Feira 0,8401 1,1490 17,6421 2,5203 24,1290 3,4470 
10 Sexta-Feira 0,8466 1,1806 17,7786 2,5398 24,7926 3,5418 
11 Sábado 0,8789 1,2117 21,0936 0,0000 29,0808 0,0000 
12 Domingo 0,8880 1,2175 21,3120 0,0000 29,2200 0,0000 
13 Segunda-Feira 0,8917 1,2232 18,7257 2,6751 25,6872 3,6696 
14 Terça-Feira 0,8961 1,1806 18,8181 2,6883 24,7926 3,5418 
15 Quarta-Feira 0,8969 1,1383 18,8349 2,6907 23,9043 3,4149 
16 Quinta-Feira 0,9044 1,1120 18,9924 2,7132 23,3520 3,3360 
17 Sexta-Feira 0,9052 1,1172 19,0092 2,7156 23,4612 3,3516 
18 Sábado 0,9122 1,2117 21,8928 0,0000 29,0808 0,0000 
19 Domingo 0,9142 1,2731 21,9408 0,0000 30,5544 0,0000 
20 Segunda-Feira 0,9550 1,2670 20,0550 2,8650 26,6070 3,8010 
21 Terça-Feira 0,9621 1,2731 20,2041 2,8863 26,7351 3,8193 
22 Quarta-Feira 0,9634 1,1695 20,2314 2,8902 24,5595 3,5085 
23 Quinta-Feira 0,9700 1,1750 20,3700 2,9100 24,6750 3,5250 
24 Sexta-Feira 0,9727 1,223220,4267 2,9181 25,6872 3,6696 
25 Sábado 0,9774 1,2175 23,4576 0,0000 29,2200 0,0000 
26 Domingo 0,9789 1,1544 23,4936 0,0000 27,7056 0,0000 
27 Segunda-Feira 0,9910 1,1544 20,8110 2,9730 24,2424 3,4632 
28 Terça-Feira 1,0286 1,1120 21,6006 3,0858 23,3520 3,3360 
29 Quarta-Feira 1,0360 1,1806 21,7560 3,1080 24,7926 3,5418 
30 Quinta-Feira 1,0427 1,2117 21,8967 3,1281 25,4457 3,6351 
 SUB TOTAIS 593,061 60,0486 770,8344 77,1696 
 
CONSUMO 
MENSAL 653,1096 
CONSUMO 
MENSAL 848,004 
 Tabela 9 – Potências e demandas obtidas para acionamento direto e com inversor de frequência. 
Os valores estabelecidos pela concessionária, referentes aos custos do KW.h para os 
horários de ponta e fora de ponta ao mês analisado foram considerados como: 
• Horário de ponta: 1,8040 R$/KW.h; 
• Horário fora de ponta: 0,1720 R$/KW.h; 
 
 
96
Baseando-se nesses valores, foi obtido o custo diário e mensal de funcionamento do 
motor de indução trifásico analisado, tanto para acionamento do motor com inversor 
de frequência, como também para partida direta. Na elaboração desses resultados, 
foram utilizados valores de tensão e corrente da Tabela 8 e a relação descrita em (22). 
A Tabela 10 mostra o resultado. 
 
DIAS 
CUSTO DIÁRIO [R$] 
INVERSOR DIRETO 
MÊS SEMANA HR NORMAL HR ESPECIAL HR NORMAL HR ESPECIAL 
1 Quarta-Feira 2,8076 4,2067 4,2643 6,3894 
2 Quinta-Feira 2,9478 4,4167 4,1115 6,1605 
3 Sexta-Feira 2,9431 4,4097 4,3976 6,5891 
4 Sábado 3,3961 0,0000 4,8962 0,0000 
5 Domingo 3,4031 0,0000 4,6989 0,0000 
6 Segunda-Feira 3,0012 4,4968 4,0353 6,0463 
7 Terça-Feira 3,0185 4,5228 3,9190 5,8720 
8 Quarta-Feira 3,0301 4,5401 4,0353 6,0463 
9 Quinta-Feira 3,0344 4,5466 4,1502 6,2184 
10 Sexta-Feira 3,0579 4,5818 4,2643 6,3894 
11 Sábado 3,6281 0,0000 5,0019 0,0000 
12 Domingo 3,6657 0,0000 5,0258 0,0000 
13 Segunda-Feira 3,2208 4,8259 4,4182 6,6200 
14 Terça-Feira 3,2367 4,8497 4,2643 6,3894 
15 Quarta-Feira 3,2396 4,8540 4,1115 6,1605 
16 Quinta-Feira 3,2667 4,8946 4,0165 6,0181 
17 Sexta-Feira 3,2696 4,8989 4,0353 6,0463 
18 Sábado 3,7656 0,0000 5,0019 0,0000 
19 Domingo 3,7738 0,0000 5,2554 0,0000 
20 Segunda-Feira 3,4495 5,1685 4,5764 6,8570 
21 Terça-Feira 3,4751 5,2069 4,5984 6,8900 
22 Quarta-Feira 3,4798 5,2139 4,2242 6,3293 
23 Quinta-Feira 3,5036 5,2496 4,2441 6,3591 
24 Sexta-Feira 3,5134 5,2643 4,4182 6,6200 
25 Sábado 4,0347 0,0000 5,0258 0,0000 
26 Domingo 4,0409 0,0000 4,7654 0,0000 
27 Segunda-Feira 3,5795 5,3633 4,1697 6,2476 
28 Terça-Feira 3,7153 5,5668 4,0165 6,0181 
29 Quarta-Feira 3,7420 5,6068 4,2643 6,3894 
30 Quinta-Feira 3,7662 5,6431 4,3767 6,5577 
 102,0065 108,3277 132,5835 139,2140 
 CUSTO MENSAL 210,3342 CUSTO MENSAL 271,7975 
Tabela 10 – Custo diário e mensal para acionamento do motor de indução trifásico, acionamentos direto e com 
inversor de frequência. 
Diante desses valores, percebe-se uma redução de 22,61% no custo energético para 
uma aplicação mensal com conversor de frequência, comparando-se com acionamento 
 
 
97
direto da rede de energia elétrica. Tal resultado pode ser observado na característica 
da Figura 51. 
 
 
Figura 51 – Comparação entre o custo energético mensal para funcionamento do motor com inversor de 
frequência e partida direta. 
Isso demonstra uma otimização dos recursos energéticos disponíveis, aliado ao melhor 
aproveitamento do elemento filtrante devido ao controle de rotação do motor. 
A Tabela 11 mostra a relação de todos os dispositivos utilizados na execução do 
projeto, incluindo o custo de mercado para cada elemento2. 
ITEM DESCRIÇÃO QUANTIDADE UNIDADE VALOR UNITÁRIO 
[R$] 
VALOR TOTAL 
[R$] 
1 Cabo PP 3x2,5 mm2 3 M 3,00 9,00 
2 Cabo blindado 2x1,5 mm2 3 M 2,50 7,50 
3 Disjuntor bifásico 10 A 1 PÇ 26,00 26,00 
4 Disjuntor trifásico 10 A 1 PÇ 29,00 29,00 
5 
Contatora auxiliar Telemecanique. 
Modelo: CAC2-KN223. Bobina 220 V 
1 PÇ 41,00 41,00 
6 
Contatora potência Telemecanique. 
Modelo: LC1-K09013. Bobina 220 V 
1 PÇ 69,00 69,00 
7 
Relé térmico Telemecanique. Modelo: 
LR2-K0312. Regulagem: 3,7...5,5 A. 
1 PÇ 58,40 58,40 
8 
Transdutor de pressão ACI/LP. 
Faixa: 0...2". 
1 PÇ 286,37 286,37 
9 Inversor de frequência ACS350*** 1 PÇ 701,82 701,82 
TOTAL 1.228,09 
Tabela 11 – Relação dos dispositivos utilizados para a execução do projeto, incluindo o custo total para 
implantação do sistema. 
Considerando CT como o custo total aplicado na implantação do projeto e, rc como 
sendo a redução no custo energético mensal com aplicação do conversor de 
 
2 Todos os valores referentes aos custos desses dispositivos são provenientes do mês 03/04/2008, fornecedor 
FRAVEN – Vitória/ES. 
 
 
98
frequência, foi estipulado o retorno para o investimento inicial na execução do sistema 
proposto. Sendo CT = R$1.228,06 e rc = R$61,46 e utilizando-se da relação: 
rc
CT
RT = (29) 
Onde, 
RT = Retorno do investimento inicial [meses]. 
Substituindo os valores de CT e rc e, resolvendo a equação (29), obteve-se: 
20
46,61
06,228.1
≅∴= RTRT (vinte) meses (30) 
Ou seja, com um investimento inicial de R$1.228,06 após um período de 20 meses é 
possível reaver todo o capital inicial utilizado no projeto. É importante salientar que 
não foram considerados índices de depreciação nos valores monetários. Entretanto, as 
relações mostram uma considerável vantagem financeira na implantação do projeto 
proposto. 
7.4 Conclusão 
Nesse capítulo foram discutidos todos os parâmetros utilizados em uma análise na 
influência de um inversor de frequência no sistema isolante do motor, aliada aos 
fatores de interferência eletromagnética. A aplicação mostrou-se positiva em todos os 
aspectos, dispensando o uso de filtros supressores e/ou atenuadores de ruído acústico. 
Mostrou-se também positiva no que se refere ao tempo de retorno do investimento 
inicial, o que indica um processo benéfico em tempo hábil para a aplicação realizada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
99
 
 
8 CONCLUSÃO 
Esse projeto mostrou-se positivo no que diz respeito à eficiência energética e 
automação do sistema proposto. A necessidade de se preservar energia foi despertada 
aliada ao retorno financeiro proporcionado ao cliente final. O investimento inicial 
nessa aplicação proporcionou um retorno financeiro satisfatório, além do social e 
ecológico. Além do fator econômico, o aumento da vida útil do elemento filtrante foi 
facilmente obtido através do equipamento operando de modo seguro e eficiente. 
Como processo de melhoria e aperfeiçoamento do sistema, pode-se configurar o 
inversor de frequência de tal modo que quando o motor de indução trifásico em 
operação à velocidade nominal (condição que subentende-se saturação máxima do 
elemento filtrante), as saídas à relés do conversor acionem um alarme sonoro e/ou 
luminoso, desde que mantidas as características elétricas. 
Outro fator de destaque é que não devem ser menosprezados os resultados positivos 
que o meio ambiente sofreria. Ao mesmo tempo em que o desenvolvimento da 
tecnologia tem proporcionado conforto e satisfação, inúmeros efeitos nocivos ao meio 
ambiente também são provocados. Mudanças climáticas, desmatamento, poluição de 
rios e mares, emissão de poluentes e escassez de fontes energéticas são problemas que 
podem ser minimizados com um bom uso da energia primária. 
Mesmo que a eficiência energética tenha sido colocada em segundo plano pelo 
governo, é perceptível que esta postura deverá ser corrigida rapidamente. Ao contrario 
de muitos países mais desenvolvidos, o Brasil não tem ainda como uma das 
prioridades principais o meio ambiente. A implantação de uma política energética é 
necessária para obter dados concretos do perfil do consumidor do país e, a partir destes 
dados, traçar planos e metas para obter maior eficiência no que diz respeito ao uso da 
energia. 
 
 
100
APÊNDICE A 
ENTRADA/ 
SAÍDA 
MODO DE APLICAÇÃO 
STANDARDABB 
3-FIOS ALTERNAR 
POTENC. 
MOTOR 
MANUAL / 
AUTOMÁTICO 
CONTROLE 
PID 
CONTROLE 
BINÁRIO 
EA1 (0...10 
V) 
Ref. 
Frequência 
Ref. 
Frequência 
Ref. 
Frequência 
- 
Ref. Veloc. 
(Manual) 
Ref. Veloc. 
(Manual / 
Ref. Processo 
PID) 
Ref. Veloc. 
(Velocidade) 
EA2 (0.20 
mA) 
- - - - 
Ref. Veloc. 
(Auto) 
Valor 
Processo 
Ref. Binário 
(Binário) 
SA Freq. Sáida Velocidade Velocidade Velocidade Velocidade Velocidade Velocidade 
ED1 
Parar / 
Arranc. 
Arrancar 
(Impulso) 
Arrancar 
(Direto) 
Parar / 
Arranc. 
Parar / Arranc. 
(Manual) 
Parar / 
Arranc. 
(Manual) 
Parar / 
Arrancar 
(Velocidade) 
ED2 Dir / Inv 
Parar 
(Impulso) 
Arrancar 
(Inv) 
Dir / Inv 
Dir / Inv 
(Manual) 
Manual / PID Dir / Inv 
ED3 
Veloc. Const. 
Entrada 1 
Dir / Inv 
Veloc. Const. 
Entrada 1 
Ref. 
Veloc. 
Acima 
Manual / Auto 
Veloc. Const. 
Entrada 1 
Veloc. / 
Binário 
ED4 
Veloc. Const. 
Entrada 2 
Veloc. 
Const. 
Entrada 1 
Veloc. Const. 
Entrada 2 
Ref. 
Veloc. 
Abaixo 
Dir / Inv (Auto) 
Permissão 
Func. 
Veloc. Const. 
1 
ED5 
Seleção 
Rampa 
Veloc. 
Const. 
Entrada 2 
Seleção 
Rampa 
Veloc. 
Const. 1 
Parar / Arranc. 
(Autol) 
Parar / 
Arranc. (PID) 
Seleção 
Rampa 
SR Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) 
SD Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) Falha (-1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
101
APÊNDICE B 
 
Presidência da República 
Casa Civil 
Subchefia para Assuntos Jurídicos 
 
 
LEI No 10.295, DE 17 DE OUTUBRO DE 2001. 
Dispõe sobre a Política 
Nacional de Conservação e Uso Racional 
de Energia e dá outras providências. 
O PRESIDENTE DA REPÚBLICA Faço saber que o Congresso Nacional decreta e 
eu sanciono a seguinte Lei: 
Art. 1o A Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia visa a 
alocação eficiente de recursos energéticos e a preservação do meio ambiente. 
Art. 2o O Poder Executivo estabelecerá níveis máximos de consumo específico de 
energia, ou mínimos de eficiência energética, de máquinas e aparelhos consumidores de 
energia fabricados ou comercializados no País, com base em indicadores técnicos 
pertinentes. 
§ 1o Os níveis a que se refere o caput serão estabelecidos com base em valores 
técnica 
e economicamente viáveis, considerando a vida útil das máquinas e aparelhos 
consumidores de energia. 
§ 2o Em até 1 (um) ano a partir da publicação destes níveis, será estabelecido um 
Programa de Metas para sua progressiva evolução. 
Art. 3o Os fabricantes e os importadores de máquinas e aparelhos consumidores de 
energia são obrigados a adotar as medidas necessárias para que sejam obedecidos os níveis 
 
 
102
máximos de consumo de energia e mínimos de eficiência energética, constantes da 
regulamentação específica estabelecida para cada tipo de máquina e aparelho. 
§ 1o Os importadores devem comprovar o atendimento aos níveis máximos de 
consumo específico de energia, ou mínimos de eficiência energética, durante o processo de 
importação. 
§ 2o As máquinas e aparelhos consumidores de energia encontrados no mercado sem 
as especificações legais, quando da vigência da regulamentação específica, deverão ser 
recolhidos, no prazo máximo de 30 (trinta) dias, pelos respectivos fabricantes e 
importadores. 
§ 3o Findo o prazo fixado no § 2o, os fabricantes e importadores estarão sujeitos às 
multas por unidade, a serem estabelecidas em regulamento, de até 100% (cem por cento) 
do preço de venda por eles praticados. 
Art. 4o O Poder Executivo desenvolverá mecanismos que promovam a eficiência 
energética nas edificações construídas no País. 
Art. 5o Previamente ao estabelecimento dos indicadores de consumo específico de 
energia, ou de eficiência energética, de que trata esta Lei, deverão ser ouvidas em 
audiência pública, com divulgação antecipada das propostas, entidades representativas de 
fabricantes e importadores de máquinas e aparelhos consumidores de energia, projetistas e 
construtores de edificações, consumidores, instituições de ensino e pesquisa e demais 
entidades interessadas. 
Art. 6o Esta Lei entra em vigor na data de sua publicação. 
Brasília, 17 de outubro de 2001; 180o da Independência e 113o da República. 
FERNANDO HENRIQUE CARDOSO 
José Jorge 
Pedro Parente 
 
 
103
APÊNDICE C 
Presidência da República 
Casa Civil 
Subchefia para Assuntos Jurídicos 
 
DECRETO Nº 4.059, DE 19 DE DEZEMBRO DE 2001. 
Regulamenta a Lei no 
10.295, de 17 de outubro de 2001, 
que dispõe sobre a Política Nacional 
de Conservação e Uso Racional de 
Energia, e dá outras providências. 
O PRESIDENTE DA REPÚBLICA, no uso das atribuições que lhe confere o art. 
84, incisos IV e VI, alínea "a", da Constituição, 
DECRETA: 
Art. 1o Os níveis máximos de consumo de energia, ou mínimos de 
eficiênciaenergética, de máquinas e aparelhos consumidores de energia fabricados ou 
comercializados no País, bem como as edificações construídas, serão estabelecidos com base 
em indicadores técnicos e regulamentação específica a ser fixada nos termos deste Decreto, 
sob a coordenação do Ministério de Minas e Energia. 
Art. 2o Fica instituído Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência 
Energética - CGIEE, composto por representantes dos seguintes órgãos e entidades: 
I - Ministério de Minas e Energia, que o presidirá; 
II - Ministério da Ciência e Tecnologia; 
III - Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior; 
IV - Agência Nacional de Energia Elétrica; 
V - Agência Nacional do Petróleo; e 
 
 
104
VI - um representante de universidade brasileira e um cidadão brasileiro, ambos 
especialistas em matéria de energia, a serem designados pelo Ministro de Estado de Minas e 
Energia, para mandatos de dois anos, podendo ser renovados por mais um período. 
Parágrafo único. Os membros do CGIEE referidos nos incisos I, II, III, IV e V serão 
indicados pelos titulares dos respectivos órgãos e designados pelo Ministro de Estado de 
Minas e Energia. 
Art. 3o Compete ao CGIEE: 
I - elaborar plano de trabalho e cronograma, visando implementar a aplicação da Lei 
no 10.295, de 17 de outubro de 2001; 
II - elaborar regulamentação específica para cada tipo de aparelho e máquina 
consumidora de energia; 
III - estabelecer Programa de Metas com indicação da evolução dos níveis a serem 
alcançados para cada equipamento regulamentado; 
IV - constituir Comitês Técnicos para analisar e opinar sobre matérias específicas 
sob apreciação do CGIEE, inclusive com a participação de representantes da sociedade civil; 
V - acompanhar e avaliar sistematicamente o processo de regulamentação e propor 
plano de fiscalização; e 
VI - deliberar sobre as proposições do Grupo Técnico para Eficientização de Energia 
em Edificações. 
Parágrafo único. A Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL, a Agência 
Nacional do Petróleo - ANP, o Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade 
Industrial - INMETRO e as Secretarias Executivas do Programa Nacional de Conservação de 
Energia Elétrica - PROCEL e do Programa Nacional de Racionalização do Uso de Derivados 
de Petróleo e do Gás Natural - CONPET, fornecerão apoio técnico ao CGIEE e aos Comitês 
Técnicos que vierem a ser constituídos. 
Art. 4o São atribuições do Presidente do CGIEE: 
I - convocar e presidir as reuniões do Comitê Gestor; 
II - manifestar voto próprio e de qualidade, em caso de empate, nas deliberações do 
Comitê Gestor; 
 
 
105
III - organizar e presidir audiências públicas, divulgando antecipadamente as 
propostas; e IV - encaminhar periodicamente ao Conselho Nacional de Política Energética - 
CNPE relatórios de acompanhamento. 
Art. 5o A regulamentação específica para adoção dos níveis máximo de consumo de 
energia ou mínimos de eficiência energética de cada tipo de aparelho e máquina consumidora 
de energia, elaborada pelo respectivo Comitê Técnico, será aprovada pelo Comitê Gestor após 
processo deaudiência pública. 
§ 1o A audiência pública deverá ser convocada com antecedência mínima de trinta 
dias, com divulgação antecipada das propostas por meio eletrônico, imprensa escrita de 
circulação nacional e facultativamente comunicada aos órgãos representativos dos 
consumidores, fabricantes e importadores de máquinas e aparelhos consumidores de energia, 
projetistas e construtores de edificações, instituições de ensino e pesquisa e demais entidades 
interessadas. 
§ 2o O edital de convocação da audiência pública deverá conter o objetivo, a data, a 
hora, o local, prazos para recebimento das contribuições e regras para as manifestações 
verbais e escritas. 
Art. 6o A regulamentação de que trata o artigo anterior, deverá conter, no mínimo, as 
seguintes especificações: 
I - normas com procedimentos e indicadores utilizados nos ensaios para 
comprovação do atendimento dos níveis máximos de consumo de energia, ou mínimos de 
eficiência energética; 
II - indicação dos laboratórios responsáveis pelos ensaios mencionados no inciso 
anterior; 
III - o mecanismo de avaliação da conformidade a ser implantado; 
IV - os procedimentos para comprovação dos níveis máximos de consumo de energia 
ou mínimos de eficiência energética a serem observados durante o processo de importação; e 
V - o prazo para entrada em vigor. 
Art. 7o Deverão ser credenciados pelo INMETRO os laboratórios responsáveis pelos 
ensaios que comprovarão o atendimento dos níveis máximos de consumo específico de 
 
 
106
energia, ou mínimos de eficiência energética, de máquinas e aparelhos consumidores de 
energia fabricados ou comercializados no País. 
§ 1o No caso de máquinas e aparelhos consumidores de energia fabricados no 
exterior e comercializados no País, os ensaios e procedimentos definidos na regulamentação 
específica, poderão ser realizados por laboratórios internacionais, desde que reconhecidos 
pelo INMETRO, por meio de acordos de reconhecimento mútuo. 
§ 2o Caso os laboratórios não possam atender às solicitações, o Comitê Gestor, 
ouvido o INMETRO, poderá indicar outros laboratórios, previamente auditados, para realizar 
os ensaios pertinentes. 
Art. 8o Durante o processo de importação, os importadores de máquinas e aparelhos 
consumidores de energia deverão comprovar o atendimento dos níveis máximos de consumo 
de energia ou mínimos de eficiência energética estabelecidos em regulamentação específica. 
Parágrafo único. Para a concessão da Licença de Importação, deverá ser obtida a 
anuência do INMETRO, previamente ao embarque no exterior. 
Art. 9o O INMETRO será responsável pela fiscalização e pelo acompanhamento dos 
programas de avaliação da conformidade das máquinas e aparelhos consumidores de energia a 
serem regulamentados. 
Art. 10. As despesas relativas ao funcionamento do CGIEE, inclusive de seus 
comitês técnicos, correrão à conta de dotações orçamentárias dos órgãos envolvidos. 
Art. 11. A participação no CGIEE e nos Comitês Técnicos, será considerada 
prestação de serviço público relevante e não será remunerada. 
Art. 12. Os recursos financeiros necessários à fiscalização, pelo INMETRO, correrão 
à conta de dotações orçamentárias dos Ministérios de Minas e Energia e do Desenvolvimento, 
Indústria e Comércio Exterior. 
Parágrafo único. Cabe ao Ministério da Ciência e Tecnologia a disponibilização de 
recursos financeiros para a capacitação dos laboratórios, quando recomendado pelo CGIEE. 
Art. 13. O CGIEE deverá constituir, no prazo de até trinta dias, contado da 
designação de seus integrantes, Grupo Técnico para Eficientização de Energia nas Edificações 
no País. 
 
 
107
Art. 14. O Grupo Técnico será composto por um representante dos seguintes órgãos e 
entidades: 
I - Ministério de Minas e Energia, que o coordenará; 
II - Ministério do Planejamento, Orçamento e Gestão; 
III - Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior; 
IV - Ministério da Integração Nacional; 
V - Ministério da Ciência e Tecnologia; 
VI - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica - PROCEL; 
VII - Programa Nacional de Racionalização do Uso de Derivados de Petróleo e do 
Gás Natural - CONPET; 
Parágrafo único. Integram, ainda, o Grupo Técnico um representante de universidade 
brasileira especialista em matéria de edificação e energia; um representante do Conselho 
Federal de Engenharia, Arquitetura e Agronomia - CONFEA; um representante do Instituto 
dos Arquitetos do Brasil - IAB; e um representante da Câmara Brasileira da Indústria da 
Construção. 
Art. 15. Compete ao Grupo Técnico propor ao CGIEE: 
I - a adoção procedimentos para avaliação da eficiência energética das edificações; 
II - indicadores técnicos referenciais do consumo de energia das edificações para 
certificação de sua conformidade em relação à eficiência energética; e 
III - requisitos técnicos para que os projetos de edificações a serem construídas no 
país atendam os indicadores mencionados no item anterior. 
Art. 16. Este Decreto entra em vigor na data de sua publicação. 
Brasília, 19 de dezembro de 2001; 180o da Independência e 113o da República. 
FERNANDO HENRIQUE CARDOSO 
Sérgio Silva do Amaral 
José Jorge 
Ronaldo Mota Sardenberg 
 
 
 
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