Reatores de Entrada e Saída em Inversores de Frequência: Quando Usar e Quais as Consequências de Não Usar

🔍 Introdução

Os reatores de entrada e de saída são componentes simples, mas críticos para a saúde elétrica de um sistema com inversor de frequência.
Apesar de não participarem diretamente do controle, sua ausência pode reduzir significativamente a vida útil do motor e do inversor.

Neste artigo técnico, a MGL Nordeste explica como esses reatores são construídos, quando aplicá-los, como dimensioná-los e quais as consequências práticas de não utilizá-los, com base em recomendações de grandes fabricantes de inversores.

⚙️ O que é um Reator de Entrada

🔹 Forma construtiva

O reator de entrada, também conhecido como Line Reactor, é uma bobina trifásica composta por:

• Núcleo de ferro-silício laminado, semelhante a um pequeno transformador;

• Enrolamentos de cobre esmaltado impregnados em verniz isolante;

• Carcaça metálica ventilada, para dissipação térmica;

• Isolação classe H (180 °C) e, em alguns casos, encapsulamento em resina epóxi.

Esses reatores operam em frequência de rede (50/60 Hz) e possuem impedância de 3 % a 5 %, o suficiente para limitar picos de corrente e suavizar a forma de onda de entrada do inversor.

🔹 Função

O reator de entrada atua como um filtro indutivo, reduzindo a corrente de surto e atenuando as harmônicas geradas pela comutação dos diodos do retificador.
Ele também protege o barramento CC do inversor contra variações rápidas de tensão e picos vindos da rede.

🔹 Quando usar

• Em redes com grande número de inversores ligados em paralelo;

• Quando há transformadores muito próximos do inversor;

• Quando o inversor apresenta falhas de sobrecorrente ou ruído de rede;

• Em instalações industriais com altas harmônicas (> 35 %).

⚙️ O que é um Reator de Saída

🔹 Forma construtiva

O reator de saída (Load Reactor) tem construção semelhante, mas é otimizado para frequências de chaveamento elevadas (2 kHz a 16 kHz).
Sua forma construtiva inclui:

• Núcleo de material de baixa perda magnética (ferro silício grão-orientado ou ferrite);

• Bobinas encapsuladas em resina epóxi para resistir a altas temperaturas;

• Menor indutância que o de entrada (tipicamente 2 %–4 %), para não distorcer a forma de onda;

• Isolação reforçada, pois está exposto à tensão PWM do inversor.

🔹 Função

O reator de saída é responsável por filtrar as altas frequências geradas pelos pulsos PWM, reduzindo o dv/dt e a tensão refletida sobre o motor.
É um elemento de proteção entre o inversor e o motor.

🔧 Quando o Uso é Indispensável

Cada fabricante estabelece limites de comprimento de cabo entre o inversor e o motor.
A partir dessas distâncias, a instalação de um reator de saída (ou filtro senoidal) torna-se obrigatória:

Invertek Optidrive P2 Até 20 m sem reator; acima de 50 m recomenda-se filtro dv/dtConforme Manual P2 v2.30

ABB ACS580 Até 30 m sem reator; acima de 100 m requer filtro senoid.Manual ABB ACS580 HW Inst. Guide

Siemens SINAMICS G120Até 25 m sem reator; acima de 50 m usar filtro dv/dt ou senoid. Guia de Aplicação G120

Rockwell PowerFlex 525Até 15 m sem reator; acima de 50 m usar filtro de saída. Manual 2080-UM003

Esses valores indicam que em cabos longos o reator é indispensável — pois a reflexão da onda PWM aumenta exponencialmente com a distância.

⚡ Diferença entre Reator de Entrada e de Saída (em texto)

O reator de entrada protege o inversor contra a rede, enquanto o reator de saída protege o motor contra o inversor.
O primeiro limita picos e harmônicas; o segundo limita dv/dt e sobretensões.
Ambos trabalham com o mesmo princípio — indutância — mas em contextos distintos:
um opera em frequência de rede (60 Hz) e outro em frequência de chaveamento (kHz).

Usar apenas um dos dois resolve metade do problema; o sistema ideal combina estabilidade na entrada e suavidade na saída.

📐 Como Dimensionar um Reator

🔹 Parâmetros principais

O dimensionamento depende da corrente nominal do inversor e da impedância percentual desejada (%Z).
A reatância indutiva é dada por:

XL=2π.f.L

e a queda de tensão associada é:

Vqueda=Inominal.Xl

O valor da indutância L é escolhido de modo que a queda de tensão total seja de 3 % a 5 % da tensão de linha.

🔹 Exemplo prático

Para um inversor de 15 kW / 380 V, corrente nominal ≈ 30 A:
Se escolhermos um reator de 3 %, a queda de tensão será:

Vqueda=0,03×380=11,4VV_{queda} = 0{,}03 \times 380 = 11{,}4 VVqueda​=0,03×380=11,4VXL=11,430=0,38ΩX_L = \frac{11{,}4}{30} = 0{,}38 ΩXL​=3011,4​=0,38Ω

A partir disso, determinamos L = X_L / (2π × 60) ≈ 1 mH por fase.

⚙️ Na prática, recomenda-se sempre confirmar esses valores com as tabelas de dimensionamento presentes nos manuais dos inversores.
Invertek, ABB, Siemens e Rockwell disponibilizam tabelas indicando impedância, corrente e potência compatíveis.

⚠️ Consequências de Não Usar Reatores

🔹 Sem Reator de Entrada

• Correntes de pico elevadas → danificam retificadores.

• Aumento da distorção harmônica (THDi) → sobrecarga no transformador e disjuntores.

• Capacitores do barramento CC envelhecem prematuramente.

• Interferência entre inversores próximos, causando falhas aleatórias.

🔹 Sem Reator de Saída (efeito no isolamento)

O inversor gera pulsos de tensão (PWM) com taxa de variação de até 2 000 V/µs.
Quando esses pulsos percorrem cabos longos, parte da energia se reflete de volta, somando-se à tensão do próximo pulso.
O resultado são picos de até 1 000–1 500 V em motores de 380 V, ultrapassando o limite dielétrico do verniz isolante.

Essas sobretensões provocam:

• Descargas parciais entre espiras do enrolamento;

• Aumento de temperatura interna do motor;

• Microfissuras no isolamento;

• E, com o tempo, curto-circuito espira-espira ou fase-terra.

➡️ Resumo: o motor pode queimar mesmo operando dentro da corrente nominal — apenas por desgaste elétrico acumulado no isolamento.

🔌 Cabos, Blindagem e Aterramento

🔹 Cabos de alimentação do inversor

• Devem ter condutores flexíveis classe 5 ou 6 e seção dimensionada para 125 % da corrente nominal.

• Recomenda-se cabos com isolação 90 °C (EPR ou XLPE).

🔹 Cabos entre inversor e motor

• Idealmente cabos blindados, com malha de cobre ou fita de alumínio.

• A blindagem deve ser aterrada nas duas extremidades — tanto no inversor quanto no motor — para minimizar EMI.

• Em ambientes industriais, separar os cabos de controle e potência por pelo menos 10 cm.

🔹 Aterramento

• O inversor deve possuir aterramento dedicado e de baixa impedância (condutor verde-amarelo).

• O motor deve ter aterramento físico e elétrico ao mesmo potencial.

• Em instalações críticas, recomenda-se barramento de terra único para reduzir diferença de potencial e corrente de fuga de alta frequência.

Essas práticas reduzem interferência eletromagnética, resets de CLP e falhas em sensores.

🧠 Conclusão

O uso correto de reatores e cabos adequados é um seguro de confiabilidade para inversores e motores.
O reator de entrada protege o inversor da rede, o reator de saída protege o motor da comutação PWM, e os cabos blindados com aterramento correto fecham o circuito de segurança elétrica.

Ignorar esses detalhes pode resultar em falhas intermitentes, sobreaquecimento e queima prematura de motores, mesmo em equipamentos novos.
Em engenharia, estabilidade é fruto de prevenção — não de correção.

❓ FAQ – Perguntas Frequentes

1. Todo inversor precisa de reator de entrada e saída?
Não. Depende da distância, da qualidade da rede e da sensibilidade do motor.

2. Qual é a distância máxima entre inversor e motor sem reator?
Varia por fabricante: Invertek (20 m), ABB (30 m), Siemens (25 m), Rockwell (15 m). Acima desses valores, recomenda-se reator ou filtro dv/dt.

3. O que é dv/dt?
É a taxa de variação da tensão. Quanto mais alta, maior o estresse elétrico sobre o isolamento do motor.

4. Posso usar filtro senoidal em vez de reator?
Sim. Filtros senoidais eliminam completamente as componentes PWM, mas têm custo e perda maiores.

5. O reator melhora o fator de potência?
O reator de entrada melhora levemente o fator de potência e reduz harmônicas.

🔗 Referências Técnicas

• Invertek Drives – Optidrive P2 User Guide v2.30

• ABB – ACS580 Hardware Installation Guide

• Siemens – SINAMICS G120 Application Manual

• Rockwell Automation – PowerFlex 520 Series User Manual

• IEEE 519 – Recommended Practices on Harmonics

• IEC 61800-3 – EMC Requirements for Adjustable Speed Drives

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