Caso ATV630C16N14 por OPE
Alfredo Roldàn
Buenas tardes estimado colegas,
Espero que todo marche bien.
Les comparto un caso que tengo actualmente en un sistema de bombeo, ojalá que con su experiencia me puedan brindar ideas que nos ayuden a solucionar esta situación.
Contexto:
El cliente solicito la venta de 2 VFD de 200HP a 480Vca para reemplazar 2 arrancadores de la marca Franklin con arranque progresivo de 15-20 años.
El tipo de arranque se solicito por un selector de 2 posiciones con rampa de arranque y parada exclusivamente, sin control de velocidad variable, la intención de tener este tipo de arranque es suavizar las corrientes de magnetización del motor puesto que las bombas se alimentan a través de un grupo electrógeno (Generador 400kW).
Hallazgos:
Fueron entregados 2 arrancadores (ATV630C16N4) y por temas logísticos de la planta se coordinó el remplazo de uno de los arrancadores progresivos (AP) que se encuentra actualmente averiado. El cliente hizo el reemplazo y al ponerlo en servicio el VFD no pasó de 10Hz y ronroneo en la bomba. El cliente no pudo poner en servicio el equipo ese día.
Al siguiente día visitamos las instalaciones del cliente y pudimos verificar las siguientes condiciones en la instalación:
- Los arrancadores están conectados a 40m a través de cable THHN a lo que parece ser un motor de doble devanado, el motor cuenta con 6 terminales (T1 + T1 + T2 + T2 + T3 + T3) se anexa foto de la placa. Por alguna razón en la tapa del registro de ambos motores no está el esquema de conexión y tampoco lo hemos encontrado en la literatura existente.
- Los cables de los alimentadores (2 x fase) se conectan de manera común a la salida del arrancador, pero se conectan de manera independiente en cada terminal del motor.
- Los cables viajan a través de una canalización en una parte subterránea y en otra descubierta, en este ultimo caso viajan a través de tubería metálicas.
Operación:
Luego de confirmar la configuración del motor y el VFD pudimos constatar que era correcta.
Al poner en operación el arrancador ser percibió un cambio de 0 a 60Hz de manera casi instantánea y el clásico sonido de arranque en rampa del VFD, sin embargo, el motor no arrancó, a lo más hizo algún ruido e intento de arranque.
La pantalla del arrancador mostraba además de la frecuencia 60Hz, las leyendas Ref Frec PreRamp. CLI y 332.1A, sin embargo, la bomba no se movía, esta corriente mostrada se quedaba fija de manera indefinida hasta por 1 minuto. Ante estas lecturas verificamos la corriente de consumo del variador a la entrada, el amperímetro mostraba de manera equilibrada 22A, y el voltaje estable en 480Vca aproximadamente.
Esta situación se mantenía a pesar del método de arranque por un lado con velocidad preajustada o a través de la entrada AI1 = 10V.
Se hicieron varias verificaciones en el cableado, la fase de carga, inclusive la inversión de fases, pero no se logró ningún resultado positivo.
Por último, intercambiamos el VFD en prueba por el otro VFD para descartar daño en la unidad, pero el comportamiento fue exactamente igual.
Tenemos pendiente hacer pruebas con el otro motor, pero me gustaría tener retroalimentación sobre el caso y posibles recomendaciones.
Saludos,
Alfredo Roldán
Gerencia
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Edgardo Silva
Mencionas algo clave: el VFD marca 332A en su pantalla, pero tu pinza amperimétrica a la entrada marca solo 22A.
Esto es que el variador está detectando una corriente reactiva o de magnetización masiva, o está atrapado en un lazo de Limitación de Corriente (CLI).
Cuando el motor "ronronea" y no gira, pero el VFD dice estar a 60Hz, significa que el campo magnético está girando en el estator pero el rotor está bloqueado o el torque producido es nulo. La leyenda CLI (Current Limit) confirma que el variador está recortando el voltaje para no quemarse ante lo que percibe como un cortocircuito o una carga infinita.
Por la descripción de los 2 cables por fase (T1+T1, etc.) y la edad del equipo (Franklin de hace 20 años), no tienes un motor de doble devanado convencional para cambio de voltaje, sino un motor de Arranque Part-Winding (Devanado Partido). Estos motores están diseñados para que el arrancador progresivo alimente primero una mitad del devanado y luego la otra para reducir la inercia de arranque. Si los cables están conectados en paralelo desde la salida del VFD (2 cables por borne), estás alimentando ambos devanados simultáneamente. Si hay una ligera diferencia de impedancia entre los cables o si los devanados no están perfectamente simétricos, el algoritmo de control del ATV630 (que es muy sensible) se confunde totalmente.
Por otro lado, 40 metros no parece mucho, pero con cable THHN (que no tiene blindaje ni simetría geométrica) y en tubería metálica, se generan capacitancias parásitas altas. El variador ve estas capacitancias como una fuga a tierra o un consumo de corriente "fantasma", lo que explicaría por qué marca 332A cuando en realidad no hay flujo de potencia real hacia el eje.
Algunas sugerencias:
El ATV630 viene por defecto en modo "Vectorial SVC". Para motores antiguos y configuraciones de cableado paralelas dudosas, esto suele fallar. Cambia el parámetro de control de motor a V/f de 2 puntos (Standard) o V/f 5 puntos. El modo escalar es mucho más robusto para motores viejos y no intenta "interpretar" el modelo matemático del motor, simplemente envía voltaje y frecuencia.
¿Lograron hacer un Auto-tuning con el motor conectado? Si el motor es Part-Winding, el VFD necesita medir la resistencia de los devanados. Si el modo de control es vectorial y no hay un auto-tuning exitoso, el motor nunca arrancará correctamente.
Si el motor tiene 6 terminales, asegúrate de que no sea una conexión Estrella-Triángulo mal puenteada. Si es Part-Winding y vas a usar un VFD, lo ideal es que los puentes se hagan directamente en los bornes del motor para que el VFD "vea" una sola carga inductiva clara, no dos ramas separadas de 40 metros cada una.
Haz una Prueba de "Circuito Abierto":
Desconecta el motor en los bornes del motor (deja los 40m de cable al aire).
Arranca el VFD. Si el VFD sigue marcando una corriente alta, el problema es el cable (capacitancia o daño en el aislamiento subterráneo).
Si marca 0A, el problema es la compatibilidad con el devanado del motor.
Por último, como dices que usan un generador y mencionas que el objetivo es evitar la magnetización brusca para no afectar al generador de 400 kW. Asegúrate de que el parámetro de Aceleración no sea demasiado corto. Para una bomba vertical de 200 HP, una rampa de 15-20 segundos es lo mínimo saludable.
Otros datos más como resumen:
1. El Tipo de Motor: PWS (Part Winding Start)
Aunque la placa no tiene el diagrama visible, los motores de este frame (447TP) y marca con 6 terminales a 460V suelen ser de Part Winding Start (Devanado Partido). El estator tiene dos devanados independientes. En un arranque convencional, se energiza uno primero y el segundo un par de segundos después.
Si tienes los 2 cables por fase conectados al mismo borne del variador, estás alimentando ambos devanados en paralelo desde el segundo cero. Esto altera la impedancia que el variador espera "leer" durante su rutina de magnetización.
2. El "CLI" y los 332A (Corriente de Límite)
La placa dice que la corriente nominal (FLA) es de 226A (con un Factor de Servicio de 263A). Si el variador marca 332A, está intentando entregar casi el 150% de la corriente nominal. El hecho de que el motor no se mueva pero el variador diga que está a 60Hz indica que el variador ha perdido el control del flujo magnético. El "ronroneo" es vibración magnética de 60Hz en las láminas del estator, pero sin torque de rotación.
3. El modo "Vectorial"
El Altivar ATV630 viene de fábrica en modo de control Vectorial de Flujo. Este modo requiere un modelo matemático exacto del motor. Al tener un motor antiguo, con cables THHN largos (40m) y posiblemente un diseño Part-Winding, el modelo matemático falla. El variador inyecta corriente buscando una respuesta del rotor que no recibe, se satura y entra en CLI.
Plan de Acción recomendado
Te sugiero seguir este orden estrictamente para evitar dañar el aislamiento del motor:
Cambiar a Modo Escalar (U/F):
Entra en el menú
Configuración completa->Control motor->Tipo control motor.Cambia de "Vectorial" a V/f 2 puntos (Standard). Esto ignora el modelo matemático y envía voltaje proporcional a la frecuencia. Es lo más parecido a un arrancador progresivo "suave".
Desactivar la Detección de Pérdida de Fase de Salida (Solo para pruebas):
A veces, con devanados partidos, el VFD detecta desequilibrios y se bloquea. Prueba primero en modo escalar.
Verificar la conexión física:
Asegúrate de que T1 y T1 (de ambos devanados) estén realmente en la misma fase. Si por error cruzaste un cable (ej. T1 del devanado A con T2 del devanado B), los campos magnéticos se cancelan entre sí. Esto explicaría el ruido, el consumo altísimo de corriente y la falta de giro.
Prueba sin motor:
Desconecta los cables en la base del motor. Arranca el VFD a 60Hz. Debería marcar 0A (o muy cerca por la capacitancia del cable). Si marca corriente alta sin motor, el problema es el aislamiento de los cables.
Ajuste de la rampa de aceleración:
Como es una bomba vertical, pon una rampa de al menos 20-30 segundos. No intentes arranques instantáneos.
Como se alimentan con un generador de 400 kW para motores de 200 HP, el variador es una excelente idea, pero asegúrate de que el "Current Limit" en el variador esté ajustado al 110% o 120% de la corriente de placa (unos 270A). Si el variador intenta entregar 332A, el generador podría sufrir una caída de voltaje que afecte la electrónica del propio VFD.
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Alfredo Roldàn
Buenas tardes Edgardo,
Muchas gracias por su tiempo. Estaremos validando todas estas condiciones en la visita que tenemos prevista.
Saludos,
Alfredo Roldán
Santo Domingo R.D.
