Inversor de frequência: o que é, como funciona e para que serve

Inversor de frequência é o equipamento que controla a velocidade de um motor de indução variando a frequência e a tensão que chegam a ele.

Serve para ajustar a rotação ao que o processo pede, partir o motor sem trancos e reduzir o consumo em bombas e ventiladores.

A escolha parte da corrente do motor e do tipo de carga. Porém, atenção, o inversor não é sinônimo de partida suave. 

O soft starter também reduz o tranco na partida, mas não controla a velocidade durante a operação.

Na compra, especifique o inversor considerando a potência em kW, a corrente nominal do motor e o tipo de carga. Esses dados permitem selecionar um equipamento compatível com as condições de operação.

O que é um inversor de frequência

O motor de indução trifásico gira em uma velocidade diretamente relacionada à frequência da tensão que o alimenta.

Nesse sentido, segundo o artigo de Bendo, Cunico e Uggioni, do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC), a forma mais difundida de mudar essa velocidade é controlar a frequência aplicada ao motor.

O inversor faz esse controle: recebe a energia da rede, com frequência fixa de 60 Hz, e entrega ao motor tensão de frequência e amplitude ajustáveis. O peso dos motores no consumo explica o interesse pelo equipamento.

O mesmo artigo do IFSC informa que a indústria respondeu, em 2018, por 37,7% da energia elétrica consumida no país, e os motores por cerca de 68% desse total.

Por isso, qualquer ganho no controle da rotação tem efeito direto sobre o custo de energia da planta.

Qual a diferença de inversor para conversor?

Na prática, não há diferença: “conversor de frequência” é o nome tecnicamente correto, e “inversor de frequência” é o nome popular do mesmo equipamento.

O artigo de Daniel Dezan de Bona e Luís Fernando Garcia, pesquisadores da área de eletrônica, explicam no artigo publicado na Revista Ilha Digital, do Instituto Federal de Santa Catarina (IFSC), que apenas a etapa final converte corrente contínua (CC) em corrente alternada (CA).

O conjunto, por sua vez, converte a frequência de entrada em um valor definido pelo usuário.

Nesse contexto, a norma brasileira sobre o tema utiliza a denominação técnica.

É a ABNT NBR 16881:2020, “Motores de indução alimentados por conversores de frequência — Parâmetros de desempenho e critérios de aplicação”, confirmada pela ABNT em 01/2025.

Ela vale para motores de baixa tensão, até 1.000 V, alimentados por conversores com modulação por largura de pulso.

Na cotação, escreva “para acionamento de motor de indução”, o que evita propostas de inversor solar.

Como funciona: retificador, barramento CC e ponte de IGBT

Por dentro, o inversor tem três estágios de potência e um circuito de controle.

O artigo do IFSC de Criciúma descreve o primeiro estágio, o retificador, como uma ponte que converte a tensão alternada da rede em tensão contínua ainda não filtrada.

Em seguida vem o barramento CC, também chamado de link CC, que filtra essa tensão para deixá-la o mais contínua possível.

Na Revista Ilha Digital, Bona e Garcia mostram que essa filtragem é feita por capacitores.

O terceiro estágio é a ponte inversora, formada por seis transistores de potência do tipo IGBT, sigla em inglês para transistor bipolar de porta isolada.

Os IGBTs funcionam como chaves estáticas, que só abrem ou fecham, e reconstroem uma tensão trifásica com fases defasadas em 120°.

Com base no artigo de Criciúma, um microcontrolador ou processador digital de sinais decide o instante de cada chaveamento.

Como os IGBTs só ligam e desligam, a tensão de saída é feita de pulsos retangulares.

Para aproximá-la de uma senoide, o inversor usa a modulação por largura de pulso, ou PWM (do inglês Pulse Width Modulation), que varia a duração de cada pulso.

Segundo o artigo da Ilha Digital, pulsos curtos resultam em tensão baixa no motor, e pulsos longos, em tensão mais alta.

Quanto maior a frequência de chaveamento, mais senoidal fica a corrente, embora o ruído aumente junto.

Controle escalar (V/f) e controle vetorial

A forma como o inversor calcula a tensão de saída define o tipo de controle. No controle escalar, chamado de V/f, a relação entre tensão e frequência fica constante.

Quando a frequência cai, a tensão cai na mesma proporção, como descreve o artigo da Ilha Digital. O artigo de Criciúma classifica esse controle como o mais simples, em malha aberta, isto é, sem medir a rotação real.

Ele atende quando o processo não exige resposta rápida nem alta precisão de velocidade e torque.

O controle vetorial, segundo o mesmo artigo, é indicado quando o processo exige desempenho dinâmico, com respostas rápidas e precisão no controle de torque e velocidade.

Ele pode operar em malha aberta, chamada de sensorless, ou em malha fechada, com um encoder, sensor que mede a rotação do eixo.

Por isso, avalie se a máquina parte carregada, opera por longos períodos em baixa rotação ou exige controle preciso de velocidade.

Essas características também ajudam a comparar fornecedores de inversores de frequência na Soluções Industriais e conhecer as opções disponíveis para diferentes aplicações.

Para que serve: velocidade variável e economia em bombas e ventiladores

O inversor serve para ajustar a rotação do motor à demanda, em vez de mantê-lo sempre na rotação nominal.

Nos sistemas convencionais, válvulas ou dampers estrangulam a vazão de bombas e ventiladores.

Como determina o artigo da Ilha Digital, o motor continua na mesma velocidade e absorve a mesma potência.

Com o inversor, a vazão cai pela redução da rotação, e a energia perdida no estrangulamento deixa de ser consumida.

A economia vem das leis de afinidade, descritas no trabalho de Costa, Castro e Costa, da Universidade Federal do Ceará (UFC)(não funciona).

Segundo os autores, a vazão, a altura manométrica e a potência da bomba variam de forma linear, quadrática e cúbica com a rotação.

Assim, reduzir a rotação para 80% da nominal leva a potência teórica a cerca de 51%, porque 0,8³ = 0,512. Ou seja, 20% a menos de velocidade cortam quase metade da potência absorvida.

Esse cálculo, porém, é um limite teórico. O trabalho da UFC lembra que a bomba, na nova rotação, não mantém necessariamente o mesmo rendimento.

Essa questão também é abordada pelo pesquisador Manoel Socorro Santos-Azevedo, em seu artigo na revista Dyna, da Universidad Nacional de Colombia, acrescenta que as leis de afinidade têm aplicação limitada em sistemas com carga estática inicial elevada.

Por isso, a estimativa de economia deve partir das curvas da bomba e do perfil de operação. O inversor também ajusta a velocidade de esteiras, misturadores e máquinas de processo.

O artigo da Ilha Digital cita ainda os sistemas de refrigeração, lógica presente nos compressores com tecnologia inverter, cujos fornecedores aparecem na página de inversor para ar-condicionado.

Inversor, soft starter ou partida estrela-triângulo

Os três recursos tratam da corrente de partida do motor de indução, que pode chegar a oito vezes a nominal, segundo o artigo do IFSC de Criciúma.

A partida estrela-triângulo liga o motor primeiro em estrela, com tensão reduzida nas bobinas, e depois em triângulo, por meio de contatores.

É o recurso mais simples dos três e não controla a rotação depois da partida, como detalha o post sobre partida estrela-triângulo.

O soft starter eleva a tensão aos poucos na partida e depois deixa o motor na rotação fixa da rede.

Ele atende quando o problema é só o tranco e o pico de corrente, como explica o post o que é soft starter. A plataforma também reúne fornecedores de soft starters. O inversor, por sua vez, cobre a partida e a variação de velocidade em operação.

Quais são as desvantagens do inversor de frequência?

As desvantagens do inversor são as harmônicas na rede, os picos de tensão no isolamento do motor, o limite de comprimento do cabo e o aquecimento em baixa rotação. Todas têm solução, desde que previstas no projeto.

As harmônicas são correntes em múltiplos da frequência de 60 Hz, geradas pelo retificador de entrada.

No trabalho de Cavalheiro na Universidade Federal do Pampa (Unipampa), a distorção harmônica total da corrente de entrada ficou entre 95% e 124%.

Na rede, vale o Módulo 8 dos Procedimentos de Distribuição (PRODIST) da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), aprovados pela Resolução Normativa nº 956/2021.

Até 2,3 kV, o limite de distorção total de tensão é de 10%, como reproduz um estudo do Centro Universitário Academia. As harmônicas também afetam o fator de potência.

O segundo efeito está no motor. Os IGBTs comutam em frações de microssegundo, e essa variação rápida de tensão, chamada de dv/dt, percorre o cabo e se reflete nos terminais.

O artigo de Vendrusculo e Pomilio, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), calcula o comprimento crítico do cabo. Com IGBTs de tempo de subida entre 100 e 400 nanossegundos, as oscilações surgem a partir de 8 a 33 m.

Acima disso, o motor recebe sobretensões, e a solução usual são filtros na saída do inversor ou nos terminais do motor.

O terceiro ponto é térmico. Nos motores autoventilados, com ventoinha no eixo, a ventilação cai em baixa rotação enquanto as harmônicas elevam as perdas.

É o que aponta o artigo de Gonçalves na revista Neutro à Terra, do Instituto Politécnico do Porto. O texto lembra que 10 °C a mais reduzem pela metade a vida esperada da maioria dos isolantes.

As saídas são motor sobredimensionado ou ventilação independente, e a NBR 16881 reúne os critérios de aplicação do conjunto.

Entrada monofásica ou trifásica

A entrada do inversor é o lado ligado à rede e não deve ser confundida com a saída, que alimenta o motor.

Um inversor com entrada monofásica recebe energia de fase e neutro ou de duas fases e, ainda assim, entrega tensão trifásica ao motor.

É o caso do protótipo descrito no artigo da Ilha Digital, que acionou um motor trifásico de 1 cv ligado em triângulo a 220 V.

Esse arranjo permite usar motor trifásico onde não há rede trifásica. O inversor de frequência monofásico tem faixa de potência limitada, que varia por modelo, por isso confira no catálogo até onde ele chega.

Já o inversor de frequência trifásico é o padrão nas redes industriais de 220 V, 380 V ou 440 V.

Em ambos, a tensão de saída precisa coincidir com a ligação indicada na placa do motor.

Como dimensionar o inversor e o que pedir no orçamento

O dimensionamento começa pela placa do motor. A corrente nominal, e não só a potência em kW ou cv, é o dado que o inversor precisa suportar em regime.

O tipo de carga vem em seguida. Em bombas e ventiladores, como a potência cai com o cubo da rotação, o torque exigido diminui com a velocidade.

Em esteiras e misturadores, a carga é de torque constante, e o aquecimento em baixa rotação se torna crítico.

Três itens completam a especificação. O grau de proteção IP, código que indica a proteção contra sólidos e líquidos, define se o inversor vai em painel ou no campo.

A comunicação define como ele recebe comandos do controlador lógico programável (CLP), por exemplo em Modbus RTU, protocolo usado no trabalho de Criciúma.

Na desaceleração, o motor devolve energia ao barramento CC e eleva a tensão, como descreve a patente norte-americana US 4.737.900 (não se aplica no Brasil); por isso, máquinas de alta inércia pedem resistor de frenagem.

A tabela abaixo reúne os dados que o fornecedor precisa receber para cotar o mesmo equipamento:

Com esses dados, as propostas dos fornecedores de inversor de frequência ficam comparáveis item a item.

A escolha final e a instalação passam por profissional habilitado e pela NR-10, Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade, resumida no post sobre o que é a NR-10.

O texto vigente é o da Portaria SEPRT nº 915/2019, e a nova redação entra em vigor em 01/06/2027. Em áreas úmidas, siga também a inspeção de motor elétrico exposto à umidade.