Entre os diferentes dispositivos aplicados motores elétricos, o conversor de frequência ganhou seu espaço na indústria moderna por promover não só controle a essas máquinas rotativas, mas também controle preciso de parâmetros.
Sim. Caso você não saiba, o conversor de frequência possibilita ajustes precisos de velocidade, torque e consumo energético, além de fazer papel de barreira de proteção contra diversas perturbações elétricas que podem prejudicar o seu equipamento ou o processo produtivo.
No entanto, essas funções são desempenhadas pelo dispositivo somente se, de forma correta, os recursos necessários ao seu funcionamento forem entregues a ele, mas o grande problema é que muitos não dão atenção a isso.
Há pouca atenção direcionada à qualidade da alimentação elétrica em que o dispositivo será submetido, ou até mesmo às oscilações na tensão de entrada.
Variações repentinas de carga e condições operacionais do próprio motor também não ganham a atenção que deveriam, e geram situações críticas ao conversor.
E neste cenário de ocorrências indesejáveis, alarmes de sobretensão e subtensão ganham destaque.
Mas, é preciso entender que suas causas, efeitos e formas de correção não são tão simples ou iguais para todos os casos. Portanto, compreender essa diferença se torna importante para evitar paradas não programadas, reduzir falhas e aumentar a confiabilidade da operação.
Precisa aumentar a confiabilidade dos seus sistemas de acionamento e reduzir falhas em conversores de frequência?
O que é sobretensão em um conversor de frequência?
O nome “sobretensão” é um pouco claro a respeito do que se trata, não é mesmo? Mas, vamos ser um pouco mais específicos e levar este assunto para os drives, para que assim iniciemos o contexto.
Os componentes eletrônicos dentro de um dispositivo eletrônico, como o conversor de frequência, tem seus limites e capacidades, e tudo é pensado durante a escolha na fase de projeto.
Quando a tensão presente no barramento CC (corrente contínua) do equipamento ultrapassa o limite máximo previsto pelo fabricante para uma operação segura, ocorre a sobretensão.
O drive, com seus sensores inteligentes, identifica essa condição e aciona seus mecanismos internos de proteção, que por sua vez acionam coisas que todos os direcionados à produtividade temem: alarme, operação limitada ou até cessada, para evitar danos ao motor e componentes eletrônicos.
Mas, como entender de fato este fenômeno?
Entendendo como ocorre a sobretensão
Vamos começar lembrando que o funcionamento do conversor de frequência:
Este dispositivo permite o ajuste da velocidade e torque do motor elétrico através da modulação da frequência e tensão da corrente alternada (CA) de alimentação do motor, mas antes disso, o conversor transforma a energia elétrica da rede em corrente contínua (CC) antes de convertê-la novamente em CA.
Esse processo complexo depende de um equilíbrio interno, em um componente chamado DC link (ou barramento CC), o qual funciona como uma espécie de “reserva energética” do equipamento.
Se por algum motivo a tensão interna aumentar além do permitido, o sistema entende que há um risco direcionado aos componentes eletrônicos sensíveis, como capacitores, IGBTs e circuitos de controle.
Na prática, é preciso ter em mente que a sobretensão nem sempre está associada a um problema vindo da rede elétrica.
Quando ocorre sobretensão
Entre os elementos mais comuns, temos quando ocorre desacelerações rápidas ou em cargas com elevada inércia, pois parte da energia mecânica retorna ao conversor em forma de energia elétrica — fenômeno conhecido como regeneração.
E o problema maior é que a regeneração, dependendo da sua intensidade e da capacidade do sistema dissipar ou reaproveitar energia, pode fazer com que o conversor atinja rapidamente seu limite de tensão, acionando a proteção por sobretensão como forma de autopreservação.
Assim, mesmo que essa função de segurança do conversor de frequência seja indispensável para sua segurança, os alarmes frequentes podem indicar mais do que problemas relacionados à parametrização, como:
- Dimensionamento inadequado do sistema;
- Tempo de desaceleração muito curto;
- Frenagem regenerativa do motor;
- Sobretensão proveniente da rede elétrica;
- Harmônicas e problemas na qualidade de energia;
- Falhas no próprio conversor;
- Ausência de componentes auxiliares importantes, como:
- Resistores de frenagem;
- Unidades regenerativas.
Por isso, tenha em mente que é primordial identificar a origem da sobretensão, para evitar futuras paradas inesperadas no processo industrial.
O que é subtensão em um conversor de frequência?
De forma oposta à sobretensão, a subtensão em um conversor de frequência ocorre quando a tensão disponível no barramento CC (corrente contínua) do dispositivo é reduzida abaixo do limite mínimo necessário para que seus circuitos eletrônicos operem de maneira estável e segura.
Fazendo uma analogia bem básica, é como se um dispositivo 220V fosse energizado em uma rede 110V.
Entendendo como ocorre a subtensão
Dando continuidade… assim que o drive detectar essa condição, ele aciona mecanismos internos de proteção que reduzem sua capacidade operacional ou interrompem o acionamento do motor, evitando falhas mais graves.
O barramento, neste cenário, exerce o papel de reserva interna de energia, a fim de alimentar responsável por alimentar o “estágio inversor” do equipamento, o qual realiza a conversão dessa energia em tensão e frequência adequadas para controlar o motor elétrico.
Quando esse nível energético se torna insuficiente, o conversor pode perder por instantes sua capacidade de manter o torque, a velocidade e a estabilidade do sistema. Ou seja, não cumpre suas funções básicas
No viés prático, estamos falando que mesmo pequenas quedas de tensão são prejudiciais à operação do processo industrial, sendo mais ainda crítico nas operações que exigem continuidade, precisão e resposta rápida do acionamento.
Quando ocorre subtensão
A subtensão é de fato oposta à sobretensão, basicamente porque está mais associada à qualidade da alimentação elétrica, ao dimensionamento da infraestrutura elétrica ou ao próprio consumo simultâneo de energia dentro da planta industrial.
E caso seja ignorada, essa condição pode implicar desligamentos inesperados, perda de produtividade, falhas de sincronismo entre os diferentes equipamentos do sistema e, devido a reinicializações frequentes do motor, também resulta em esforços mecânicos indesejados.
Infelizmente, a subtensão pode passar despercebida em comparação à sobretensão. No entanto, os conversores de frequência são capacitados a gerar alarmes intermitentes.
Por esse motivo, compreender suas causas e identificar corretamente sua origem é essencial para garantir maior confiabilidade operacional e evitar paradas difíceis de diagnosticar.
Então, veja o resumo de suas causas principais:
- Quedas e afundamentos na rede elétrica:
- Falhas em concessionárias;
- Curtos-circuitos próximos à instalação;
- Chaveamento de grandes cargas industriais;
- Sobrecarga momentânea da rede elétrica;
- Partidas simultâneas de motores de alta potência;
- Cabos subdimensionados (seção transversal inadequada) ou excessivamente longos;
- Transformadores mal dimensionados;
- Consumo simultâneo de grandes cargas;
- Falhas internas no conversor
Conclusão
A partir de agora, você deve dar mais atenção aos alarmes de sobretensão e subtensão em conversores de frequência, ainda mais se forem recorrentes.
Normalmente, vemos esses alarmes em conversores e achamos “bonitinho”. Afinal, ele está fazendo a sua parte em proteger o equipamento, não é mesmo?
No entanto, este sinal revela um desequilíbrio que pode estar relacionado tanto à qualidade da alimentação elétrica quanto ao comportamento da carga acionada e à parametrização do próprio drive.
Portanto, além de restaurar a operação após um alarme, investigue a origem do problema além de investigar os parâmetros de funcionamento do conversor de frequência.
Quer identificar a causa de alarmes recorrentes e aumentar a confiabilidade dos seus acionamentos industriais?
FAQ – Sobretensão e subtensão em conversores de frequência
1. O que é sobretensão em um conversor de frequência?
A sobretensão ocorre quando a tensão do barramento CC ultrapassa o limite seguro de operação do equipamento, acionando proteções internas para evitar danos.
2. O que causa sobretensão em um drive?
As causas mais comuns incluem frenagem regenerativa, desacelerações rápidas, problemas na rede elétrica, ausência de resistores de frenagem e parametrização inadequada.
3. O que é subtensão em um conversor de frequência?
A subtensão acontece quando a tensão disponível no barramento CC fica abaixo do nível mínimo necessário para o funcionamento estável do conversor.
4. Como evitar alarmes frequentes de sobretensão e subtensão?
É fundamental avaliar a qualidade da energia elétrica, o dimensionamento da instalação, os parâmetros do drive e os componentes auxiliares utilizados no sistema.
