Los motores paso a paso suelen considerarse erróneamente como servomotores de menor calidad, pero en realidad son altamente confiables, al igual que los servomotores. Con un alto par y baja vibración a bajas velocidades, el motor paso a paso personalizado funciona sincronizando con precisión la señal de pulso emitida por el controlador al controlador, logrando un posicionamiento y control de velocidad altamente precisos. Un motor paso a paso se puede dividir en motor paso a paso de lazo abierto y motor paso a paso de lazo cerrado. En este artículo, Leili Motor hablará sobre estos dos tipos de motores paso a paso y cinco ventajas principales de los motores paso a paso de lazo cerrado.
Motor paso a paso de lazo abierto
Los motores paso a paso de lazo abierto convierten las señales de pulso eléctrico en desplazamientos angulares y se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Sin sobrecarga, la velocidad y la posición de parada del motor dependen únicamente de la frecuencia y el número de pulsos de la señal, y no se ven afectados por los cambios en la carga. Al recibir una señal de pulso, el controlador del motor paso a paso lo impulsa a girar paso a paso en un ángulo fijo, denominado «ángulo de paso». La rotación se realiza paso a paso en un ángulo fijo.
El número de desplazamientos angulares se puede controlar mediante el control del número de pulsos para lograr un posicionamiento preciso; mientras que la velocidad y la aceleración de la rotación del motor se pueden controlar mediante el control de la frecuencia de pulsos para lograr la regulación de la velocidad.
Un motor paso a paso es un motor de inducción que funciona mediante un circuito electrónico (un controlador) para convertir la corriente continua (CC) en una corriente de control de temporización multifásica con alimentación de tiempo compartido. Aunque los motores paso a paso funcionan con corriente continua (CC), no pueden considerarse motores de CC, que son motores de potencia que convierten la energía eléctrica de CC en energía mecánica, mientras que los motores paso a paso son motores de control de lazo abierto que convierten las señales de pulso eléctrico en desplazamiento angular.
Siete diferencias entre motor paso a paso y servomotor
Cabe destacar que los motores paso a paso se utilizan en aplicaciones de baja velocidad (hasta 1000 r/min), y su rango de funcionamiento óptimo es de 150 a 500 r/min. Sin embargo, el rango de funcionamiento óptimo de un motor paso a paso de lazo cerrado puede ser de 1500 r/min. Los motores paso a paso bifásicos de 60 a 70 rpm son propensos a resonancias a baja velocidad, lo que genera vibraciones y ruido. Esto se debe evitar modificando la relación de reducción, aumentando la subdivisión y añadiendo amortiguadores magnéticos, etc. Si no se puede garantizar la precisión del ángulo de paso cuando el nivel de subdivisión es superior a 4, conviene sustituirlo por un motor paso a paso con más fases (es decir, con un ángulo de paso menor), un motor paso a paso de bucle cerrado o un servomotor.
● Precisión de control
La precisión de control del servomotor se puede ajustar según el codificador para una mayor precisión.
● Características de baja frecuencia
El motor paso a paso es propenso a vibraciones a bajas frecuencias, mientras que el servomotor no vibra.
● Características de par-frecuencia
El par del motor paso a paso disminuye a medida que aumenta la velocidad, por lo que su velocidad máxima de funcionamiento suele ser inferior a 1000 r/min. El servomotor, dentro de la velocidad nominal (generalmente 3000 r/min), puede generar el par nominal a potencia constante a la velocidad nominal, y su velocidad máxima puede ser de 5000 r/min.
● Capacidad de sobrecarga
El motor paso a paso personalizado no se puede sobrecargar, pero los servomotores sí se pueden sobrecargar hasta 3 veces el par máximo.
● Rendimiento operativo
El motor paso a paso adopta un control de lazo abierto y el servomotor emplea un control de lazo cerrado.
● Respuesta de velocidad
El motor paso a paso puede arrancar en 0,15-0,5 s, mientras que el servomotor solo tarda 0,15-0,5 s en arrancar, y este puede alcanzar la velocidad nominal de 3000 r/min en tan solo 0,01 s.
● Indicador de eficiencia
El motor paso a paso tiene una eficiencia de aproximadamente el 60 % y el servomotor, de aproximadamente el 80 %.
● Costo
En la práctica, también encontrará que el servomotor es mucho más caro que el motor paso a paso, por lo que este último se usa más ampliamente, especialmente en aplicaciones con bajos requisitos de precisión de posicionamiento.
Seis ventajas de los motores paso a paso de bucle cerrado
Un motor paso a paso de bucle cerrado es un motor con un codificador incorporado en su extremo, lo que permite un control de bucle cerrado. El control de bucle cerrado del motor paso a paso es un servosistema que utiliza retroalimentación de posición o velocidad para determinar la transición de fase compatible con la posición del rotor, lo que puede mejorar considerablemente el rendimiento de los motores paso a paso sin el fenómeno de los pasos perdidos. A continuación, se explican seis ventajas principales de un motor paso a paso de bucle cerrado para ayudarle a comprender mejor sus características.
1. Respuesta de alta velocidad
En comparación con el servomotor, el motor paso a paso de bucle cerrado puede seguir fielmente las órdenes de posicionamiento, lo que resulta en un tiempo de posicionamiento extremadamente corto. En aplicaciones con arranques y paradas frecuentes, el tiempo de posicionamiento puede reducirse significativamente.
2. Mayor par que el servomotor
El motor paso a paso de bucle cerrado compensa las desventajas de un motor paso a paso convencional, como el desfase y la vibración insuficiente a baja velocidad.
3. Se puede lograr un alto par y un funcionamiento desfasado incluso con una carga del 100 %, eliminando la necesidad de considerar la pérdida de par, como ocurre con los sistemas paso a paso convencionales.
4. El accionamiento de bucle cerrado puede aumentar la eficiencia hasta 7,8 veces, incluyendo un aumento de la potencia de salida hasta 3,3 veces y de la velocidad hasta 3,6 veces. El motor paso a paso de bucle cerrado puede alcanzar una velocidad de operación más alta, estable y uniforme que el control de bucle abierto.
5. El motor paso a paso de bucle cerrado permanece completamente estacionario al detenerse, sin la microvibración del servomotor convencional. Puede reemplazar la aplicación de un servosistema de propósito general cuando se requiere un posicionamiento de bajo costo y alta precisión.
6. El calor y la vibración del motor paso a paso de bucle cerrado son menores que los del motor paso a paso de bucle abierto. La retroalimentación del codificador le proporciona mayor precisión que la de un motor paso a paso convencional.
En resumen, el motor paso a paso de bucle cerrado se caracteriza por su bajo costo, alta eficiencia, ausencia de microvibraciones al detenerse, alta rigidez, ausencia de rectificación, alta velocidad y alta respuesta dinámica. Por lo tanto, se ha convertido en la solución más rentable para reemplazar servosistemas de alto costo y sistemas paso a paso de bucle abierto de gama baja.
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