Motores elétricos são disparados os que mais utilizam eletricidade nas indústrias, hoje focadas em eficiência energética, porque se perde muita energia na conversão da fonte para o ponto de uso industrial. Entre a geração, a distribuição e a conversão da energia, a maior parte perde-se na conversão da saída elétrica para mecânica. Energia revertida para trabalho de motores, bombas, ventiladores, compressores etc. e os inversores de frequência são essenciais para conservá-la e recuperá-la nos sistemas motores. 
“Os inversores de frequência são dispositivos de automação fundamentais para realizar o controle direto dos motores elétricos, principais atuadores em uma indústria, e aumentar a eficiência de máquinas e equipamentos em todos os segmentos industriais” – define Maurício Brichesi, líder de marketing de industrial automation da Schneider Electric.
“Os motores elétricos são responsáveis por cerca de 40% do consumo global de eletricidade. No setor industrial, essa participação pode chegar a 65%-75%, variando conforme a região e o tipo de indústria” – destaca Ricardo Henrique Albuquerque, engenheiro de vendas e consultor técnico da Nepin.
Os inversores de frequência oferecem economias significativas tanto no consumo de energia quanto nos custos operacionais. “Um estudo detalhado do sistema pode gerar até 60% de economia de energia” – afirma Albuquerque. 

Economia
O inversor de frequência controla desde a partida, o funcionamento até o desligamento do motor. Converte a frequência de alimentação fixa de 60 Hz em saída de frequência e tensão variáveis para controlar a velocidade do motor. Ao adequá-la, reduz o consumo de energia do motor e a tensão proporcional à velocidade, independentemente do fluxo da corrente, o que economiza energia. Muitos deles devolvem energia à rede elétrica por sua capacidade regenerativa.
Os inversores ajustam a frequência e a tensão da energia elétrica, controlando com precisão a velocidade e o torque dos motores elétricos. Para monitorar o motor e seu funcionamento, realizam diversas variações. “Ajustam a frequência e a tensão fornecidas ao motor, para que funcione de forma mais eficiente e conforme as necessidades específicas de cada aplicação” – salienta Ricardo Henrique Albuquerque. 

A economia da energia vem do ajuste da velocidade do motor à demanda. “Os inversores de frequência reduzem o consumo especialmente em aplicações, como bombas centrífugas e ventiladores, que têm carga com curva de característica quadrática na qual pequenas mudanças de velocidade diminuem muito o consumo de energia elétrica” – ressalta Aurélio Pereira Grison, especialista de produtos de automação da Motronics. Em bombas, ajustam a velocidade conforme a demanda, economizam energia e aumentam a eficiência.
A economia de energia depende do modo de funcionamento do equipamento. “Em um sistema de bombas, o inversor de frequência pode reduzir o consumo de energia em até 50%, conforme a demanda de fluxo, evitando desperdícios” – pontua Mateus Alves, do depto. comercial de inversores de frequência da Tecnomira.

Oferecem rápido retorno do investimento. “Diminuem custos operacionais com menos desgaste mecânico e manutenção e eliminam picos de corrente nas partidas” – aponta Aurélio Pereira Grison, da Motronics.
Fazem parte também da redução de custos operacionais. “São menos funcionários para operar, manter e supervisionar o equipamento, aumentando a vida útil e melhorando a eficiência do equipamento” – discorre Alves, da Tecnomira.

Performance
Além de menor consumo de energia, inversores de frequência oferecem muito mais benefícios. “Trazem maior flexibilidade de operação aos equipamentos e enviam mais informações do sistema de acionamento para os sistemas de controle e de informação para que todos os dados gerados sejam usados em prol da eficiência operacional e da sustentabilidade das operações industriais” – afirma Maurício Brichesi, da Schneider Electric. 

Entre as vantagens do uso de inversores de frequência para o desempenho dos equipamentos:
Controle preciso da velocidade: o inversor ajusta a velocidade do motor conforme as demandas do processo. Por exemplo, em sistemas de bombas, ventiladores ou transportadores, ele aumenta ou reduz a rotação do motor para atender à necessidade de fluxo ou carga.
Inteligência aos processos: melhoram o desempenho dos equipamentos com ajustes precisos de velocidade e torque, além do uso de mais de três velocidades em único motor, dando inteligência para diversos tipos de processos. 
Monitoramento: tanto do equipamento quanto do motor, identificando falhas no funcionamento. 
Durabilidade: partidas e paradas suaves diminuem o desgaste dos motores elétricos e componentes mecânicos dos equipamentos.
Flexibilidade: adaptam-se a demandas variáveis e sistemas de automação.
Redução de custos: economia de energia, melhoria da eficiência energética e redução da manutenção do motor.
Eficiência energética: a demanda de energia varia conforme a carga ou as necessidades de produção. O inversor de frequência ajusta automaticamente a velocidade do motor conforme a carga, fazendo o sistema operar mais eficiente e com menor consumo de energia.
Proteção do motor e do sistema: protegem o motor contra sobrecorrente, sobretensão, sobretemperatura, sobrecargas e curto-circuito, aumentando a segurança. Ajustam a corrente e a tensão de saída, garantindo que o motor não seja danificado. Podem estar atrelados a sistemas de segurança externos e internos ao próprio drive.
Adaptação: controlam a aceleração e a desaceleração do motor de modo suave, evitando choques mecânicos, essencial para elevadores e guindastes, nos quais movimentos bruscos podem danificar os equipamentos ou comprometer a segurança.
Fontes: Motronics, Nepin e Tecnomira.

Modelos
Existem diversos tipos de inversores de frequência para acionamento de motores elétricos no mercado. O padrão é dividi-los de acordo com o seu regime de controle:
Os modelos mais simples são os Inversores de Frequência Escalares (V/F), que ajustam e mantêm proporcional e constante a relação entre tensão e frequência fixa. Voltados para aplicações de menor exigência de precisão no controle de velocidade.
Enquanto os mais usados no mercado hoje são os Inversores de Frequência com Controle Vetorial de Malha Aberta (Sensorless). Não utilizam sensores físicos no motor para medir a posição do rotor. Baseiam-se em cálculos e estimativas para determinar o comportamento do motor. Adequados para a maioria das aplicações, alteram relação entre tensão e frequência conforme aplicação.

Inversores de Frequência com Controle Vetorial de Malha Fechada são os modelos mais avançados e completos. Alteram tensão e frequência conforme aplicação e utilizam sensores, como encoders ou resolvers, para monitorar a posição do rotor e fornecer feedback ao inversor para maior precisão de controle e velocidade possível. Ideais para aplicações mais complexas que exigem altos níveis de precisão.
Os mais recentes são os Inversores de Frequência Regenerativos, que conseguem recuperar a energia utilizada durante a operação e reutilizá-la na sua própria rede de energia.
Frequentemente são encontrados Inversores de Frequência divididos por Estrutura Eletrônica de Potência: de seis pulsos; multipulsos; baseado em pontes ativas de retificação (conhecidos como inversores de baixo harmônico e regenerativo) e os matriciais.
Além de existirem vários tipos de Inversores para Aplicações Específicas e com Controles Especiais, como sistemas de elevadores industriais; e próprios para bombas e ventiladores.
Fontes: Motronics, Schneider Electric e Tecnomira.
Apesar de existirem as classificações de inversores escalares e vetoriais, Brichesi, da Schneider Electric, diz que o avanço da tecnologia do uso de inversores vetoriais permitem melhor controle e precisão.
A Nepin trabalha apenas com a Danfoss, que possui inversores de baixa tensão 1.000 VAC para potência de até 1,2 MW. “Dispomos ainda de inversores de gabinete, sem necessidade de painel elétrico, e inversores descentralizados” – destaca Albuquerque.

Úteis 
O inversor de frequência pode ser utilizado em praticamente qualquer aplicação que envolva motor elétrico assíncrono. 
Além da velocidade e do torque, controlam a posição de motores elétricos. “São utilizados em quaisquer aplicações que precisem de controle dessas três variáveis por toda a faixa de operação do motor” – diz Brichesi, da Schneider Electric.   
São diversas aplicações que os inversores de frequência atendem atualmente:
Indústria de processos: bombas, ventiladores, exaustores e compressores.
Automação industrial: esteiras transportadoras, máquinas CNC, guindastes, pontes rolantes, gruas e pórticos.  
Sistemas de elevação: elevadores domésticos, elevadores comerciais, elevadores para construção civil (cremalheira), plataformas elevatórias e escadas rolantes.
Indústria alimentícia e de bebidas: misturadores, agitadores e envasadoras.
Outras indústrias: têxtil, mineração, agricultura e energia renovável.
Shopping centers, condomínios comerciais e residenciais: climatização (HVAC) e máquinas de lavar.
Saneamento: bombas de água e esgoto.
Marinha: navios.
Fontes: Motronics, Nepin e Tecnomira.

Circuitos
Como atuam nos circuitos dos processos e equipamentos:
Conversão de energia: transformam Corrente Alternada (CA) em Contínua (CC) e depois novamente em CA ajustada.
Controle do motor: regulam velocidade e torque e realizam frenagem/aceleração suaves.
Integração: conectam-se a sensores e sistemas de automação para monitorar e otimizar o processo.
Fonte: Motronics.

Fácil gestão 
A Schneider Electric dispõe de sistemas de monitoramento em que o inversor de frequência se transforma em um sensor. “Tendo papel fundamental na estratégia de otimização de processo e de gerenciamento de ativos de uma indústria. Além da capacidade de realizar pequenas lógicas de controle usando apenas o inversor de frequência” – destaca Brichesi.
O inversor integra-se com Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) ou computadores inteligentes para monitorar e utiliza protocolos industriais de comunicação, como Ethernet IP, Profinet e EtherCAT, para controlar remoto os equipamentos de forma mais precisa e resposta rápida.
As tecnologias digitais deixam os inversores mais eficientes, conectados e fáceis de gerenciar:
Comunicação industrial: protocolos Modbus, Profibus, CANopen, Ethernet, entre outros, permitem integração com sistemas de automação. Viabilizam ainda controle remoto e monitoramento, como Profinet e DeviceNet, em comunicação com CLPs, supervisórios, sensores, atuadores, HMI, redes de automação industrial etc.
IoT e monitoramento remoto: conexão com plataformas na nuvem para análise de dados em tempo real e manutenção preditiva.
Controles avançados: algoritmos que realizam controles vetorial e escalar são controles digitais de potência.
Segurança integrada: recursos de parada segura aumentam a proteção de forma digital. Caso do Safe Torque Off (STO), componente que realiza a parada do motor de forma segura, sem gerar torque, ou seja, sem gerar movimento, quando solicitado. Essencial em situações em que é preciso garantir a segurança dos operadores ou do próprio equipamento.
Fontes: Motronics e Nepin. 

Softs
A vantagem dos Softs Starters é reduzir picos de corrente durante o arranque e parada dos motores. Reduzem a tensão inicial fornecida ao motor para arranque mais suave e gradual, minimizando o estresse mecânico e elétrico. Prolongam a vida útil do motor e de outros componentes mecânicos, diminuindo custos com substituições e reparos frequentes. 
O compacto Soft Starter RSX-i, da Motronics, de corrente constante, por exemplo, tem controle e medição de corrente. Com partida e parada suaves, protege o motor de sobrecarga, perda de fase e tempo de partida excessivo. Enquanto o Soft Starter TSX-i da empresa é menor e mais potente. Seu Smart Card atende aplicações com muitas entradas externas, como no bombeamento em que sensores externos protegem o motor e a bomba. O kit de proteção de dedos previne contato acidental com terminais de potência. Incluem ainda: agendamento diário, display gráfico multilínguas, registro de dados, operação de emergência e Power Through em caso de falha do SCR. 
 

Contatos das empresas
Motronics: www.motronics.com.br
Nepin: www.nepin.com.br
Schneider Electric: www.se.com 
Tecnomira: www.tecnomira.com.br