Como é que a deterioração do desempenho do isolamento de um conversor de frequência provoca um curto-circuito entre fases?

Durante o funcionamento prolongado, o sistema de isolamento do enrolamento do conversor de frequência de estado sólido é sujeito a diversas tensões elétricas provenientes de impulsos de comutação de alta frequência, pulsações de tensão e descargas parciais. Estes fatores danificam gradualmente a tensão suportável e as propriedades dielétricas do material isolante. A degradação das propriedades dielétricas do isolamento leva a uma distribuição desigual do campo elétrico entre os enrolamentos ou fases, tornando as áreas com campos elétricos locais intensificados mais propensas a ruturas. À medida que a tensão elétrica acumulada no material isolante aumenta, formam-se minúsculos canais condutores no interior da camada isolante, podendo levar a caminhos condutores entre diferentes fases do enrolamento.

Os cabos e enrolamentos do motor nos terminais de saída trifásicos de 50 Hz a 60 Hz do conversor de frequência também têm requisitos relativos à integridade do isolamento. Quando o isolamento destas partes de ligação envelhece, o dielétrico interfasial torna-se mais fino ou apresenta fissuras, enfraquecendo a barreira isolante que originalmente separava as diferentes fases. O projeto tradicional de isolamento de sistemas de energia é baseado nas condições de frequência da rede elétrica, enquanto o sistema conversor de 240 V 50 Hz para 120 V 60 Hz apresenta comutação rápida e alta taxa de variação da tensão (dv/dt), o que submete o material isolante a tensões elétricas não lineares.

Quando a camada isolante já não consegue manter a sua rigidez dielétrica original, a diferença de potencial entre os enrolamentos de fase facilita a passagem da corrente pela interface isolante, formando um caminho de corrente elevado. Num sistema conversor de frequência monofásico, este fenómeno manifesta-se como um curto-circuito entre fases, com um rápido aumento da corrente num curto período. Sem a devida proteção, isto pode danificar os equipamentos ou provocar o encerramento do sistema.