Como Corrigir Sobretensão na Barramento DC em Inversores

Análise de Falhas por Sobretensão na Detecção de Tensão do Inversor

O inversor é o componente central dos sistemas de acionamento elétrico modernos, permitindo várias funções de controle de velocidade do motor e atendendo aos requisitos operacionais. Durante a operação normal, para garantir a segurança e estabilidade do sistema, o inversor monitora continuamente parâmetros operacionais-chave, como tensão, corrente, temperatura e frequência, para assegurar o funcionamento adequado do equipamento. Este artigo fornece uma breve análise das falhas relacionadas à sobretensão no circuito de detecção de tensão do inversor.

A sobretensão do inversor geralmente se refere à tensão da barramento DC excedendo um limite seguro, representando um risco para os componentes internos e acionando um desligamento protetor. Em condições normais, a tensão do barramento DC é o valor médio após a retificação em onda completa trifásica e filtragem. Para uma entrada AC de 380V, a tensão teórica do barramento DC é:
Ud = 380V × 1.414 ≈ 537V.

Durante um evento de sobretensão, o capacitor principal do barramento DC carrega e armazena energia, causando o aumento da tensão do barramento. Quando a tensão se aproxima da tensão nominal do capacitor (em torno de 800V), o inversor ativa a proteção contra sobretensão e desliga. Falhar em fazê-lo pode degradar o desempenho ou causar danos permanentes. Geralmente, a sobretensão do inversor pode ser atribuída a duas causas principais: problemas de alimentação e feedback relacionado à carga.

1. Tensão AC de Entrada Excessivamente Alta

Se a tensão de alimentação AC exceder a faixa permitida—devido a surtos de tensão na rede, falhas no transformador, cabos defeituosos ou sobretensão de geradores a diesel—pode ocorrer sobretensão. Nesses casos, recomenda-se desconectar a alimentação, inspecionar e corrigir o problema, e reiniciar o inversor apenas quando a tensão de entrada retornar ao normal.

2. Energia Regenerativa da Carga

Isso é comum com cargas de alta inércia, onde a velocidade síncrona do motor excede a velocidade de saída real do inversor. O motor então opera no modo gerador, alimentando energia elétrica de volta ao inversor, causando o aumento da tensão do barramento DC além dos limites seguros, resultando em uma falha por sobretensão. Este problema pode ser abordado através das seguintes medidas:

(1) Estender o Tempo de Desaceleração

A sobretensão em sistemas de alta inércia frequentemente resulta de configurações de desaceleração muito curtas. Durante a desaceleração rápida, a inércia mecânica mantém o motor girando, fazendo com que sua velocidade síncrona exceda a frequência de saída do inversor. Isso impulsiona o motor para o modo regenerativo. Ao estender o tempo de desaceleração, o inversor reduz gradualmente sua frequência de saída, garantindo que a velocidade síncrona do motor permaneça abaixo da velocidade de saída do inversor, evitando assim a regeneração.

(2) Ativar a Prevenção de Travamento por Sobretensão (Inibição de Travamento por Sobretensão)

Como a sobretensão frequentemente ocorre devido à redução excessivamente rápida da frequência, esta função monitora a tensão do barramento DC. Se a tensão aumentar até um limite pré-definido, o inversor automaticamente diminui a taxa de redução da frequência, mantendo a velocidade de saída acima da velocidade síncrona do motor para evitar a regeneração.

(3) Usar Freio Dinâmico (Freio Resistivo)

Ative a função de freio dinâmico para dissipar a energia regenerativa excessiva através de um resistor de freio. Isso impede que a tensão do barramento DC aumente além dos níveis seguros.

(4) Soluções Adicionais

• Instale uma unidade de feedback regenerativo para devolver a energia excessiva de volta à rede elétrica.

• Use uma configuração de barramento DC comum, conectando os barramentos DC de dois ou mais inversores em paralelo. A energia excessiva de um inversor regenerativo pode então ser absorvida por outros inversores que estão acionando motores no modo motriz, ajudando a estabilizar a tensão do barramento DC.