Elegir entre motores paso a paso o servomotores

La selección entre un servomotor y un motor paso a paso puede ser todo un desafío que implica el equilibrio de varios factores de diseño. Las consideraciones de costos, el par, la velocidad, la aceleración y los circuitos de accionamiento juegan un papel en la selección del mejor motor para su aplicación.

La selección entre un servomotor y un motor paso a paso puede ser todo un desafío que implica el equilibrio de varios factores de diseño. Las consideraciones de costos, el par, la velocidad, la aceleración y los circuitos de accionamiento juegan un papel en la selección del mejor motor para su aplicación.

Diferencias básicas entre motores paso a paso y servomotores

Los motores paso a paso y los servomotores difieren en dos formas clave, en su construcción básica y en cómo se controlan. Los motores paso a paso tienen una gran cantidad de polos, pares magnéticos de polos norte y sur generados por un imán permanente o una corriente eléctrica, típicamente de 50 a 100 polos. En comparación, los servomotores tienen muy pocos polos, a menudo de 4 a 12 en total. Cada poste ofrece un punto de parada natural para el eje del motor. El mayor número de polos permite que un motor paso a paso se mueva con precisión y precisión entre cada polo y permite que un motor paso a paso funcione sin retroalimentación de posición para muchas aplicaciones. Los servomotores a menudo requieren un codificador de posición para realizar un seguimiento de la posición del eje del motor, especialmente si se requieren movimientos precisos.

Conducir un motor paso a paso a una posición precisa es mucho más simple que conducir un servomotor. Con un motor paso a paso, un solo impulso de accionamiento moverá el eje del motor un paso, de un polo al siguiente. Dado que el tamaño de paso de un motor dado se fija en una cierta cantidad de rotación, moverse a una posición precisa es simplemente una cuestión de enviar el número correcto de pulsos. En contraste, los servomotores leen la diferencia entre la posición actual del codificador y la posición a la que se les ordenó y ajustan la corriente requerida para moverse a la posición correcta. Con la electrónica digital actual, los motores paso a paso son mucho más fáciles de controlar que los servomotores.

Ventajas paso a paso

Los motores paso a paso ofrecen varias ventajas sobre los servomotores más allá del mayor número de polos y un control de manejo más fácil. El diseño del motor paso a paso proporciona un par de retención constante sin necesidad de alimentar el motor. El par de un motor paso a paso a bajas velocidades es mayor que un servomotor del mismo tamaño. Una de las mayores ventajas de los motores paso a paso es su costo y disponibilidad relativamente bajos.

Servo Ventajas

Para aplicaciones donde se necesita alta velocidad y alto torque, los servomotores brillan. Los motores paso a paso alcanzan su punto máximo a velocidades de 2,000 RPM, mientras que los servomotores están disponibles muchas veces más rápido. Los servomotores también mantienen su clasificación de par a alta velocidad, hasta un 90% del par nominal está disponible en un servo a alta velocidad. Los servomotores también son más eficientes que los motores paso a paso con eficiencias entre 80-90%. Un servomotor puede suministrar aproximadamente el doble de su par nominal durante períodos cortos, proporcionando una gran capacidad de extracción cuando sea necesario. Además, los servomotores son silenciosos, están disponibles en unidades de CA y CC y no vibran ni sufren problemas de resonancia.

Limitaciones paso a paso

Para todas sus ventajas, los motores paso a paso tienen algunas limitaciones que pueden causar problemas significativos de implementación y operación dependiendo de su aplicación. Los motores paso a paso no tienen ninguna potencia de reserva. De hecho, los motores paso a paso pierden una cantidad significativa de su par al acercarse a su velocidad máxima del conductor. Es típica una pérdida del 80% del par nominal al 90% de la velocidad máxima. Los motores paso a paso tampoco son tan buenos como los servomotores para acelerar una carga. Intentar acelerar una carga demasiado rápido donde el motor paso a paso no puede generar suficiente torque para pasar al siguiente paso antes de que el siguiente impulso de impulsión dé como resultado un paso omitido y una pérdida de posición. Si la precisión posicional es esencial, la carga en el motor nunca debe exceder su par o el paso a paso debe combinarse con un codificador de posición para garantizar la precisión posicional. Los motores paso a paso también sufren problemas de vibración y resonancia. A ciertas velocidades, dependiendo en parte de la dinámica de la carga, un motor paso a paso puede entrar en resonancia y no puede conducir la carga.

Esto resulta en pasos omitidos, motores estancados, vibración excesiva y ruido.

Servo Limitaciones

Los servomotores son capaces de entregar más potencia que los motores paso a paso, pero requieren circuitos de accionamiento mucho más complejos y retroalimentación posicional para un posicionamiento preciso. Los servomotores también son mucho más caros que los motores paso a paso y, a menudo, son más difíciles de encontrar. Los servomotores a menudo requieren cajas de engranajes, especialmente para operaciones de baja velocidad. El requisito de una caja de engranajes y un codificador de posición hacen que los diseños de servomotores sean más complejos mecánicamente y aumentan los requisitos de mantenimiento del sistema. Para colmo, los servomotores son más caros que los motores paso a paso antes de agregar el costo de un codificador de posición.

Resumen

La selección del mejor motor para su aplicación depende de algunos criterios de diseño clave para su sistema, incluidos el costo, los requisitos de precisión posicional, los requisitos de torque, la disponibilidad de potencia del variador y los requisitos de aceleración. En general, los servomotores son mejores para aplicaciones de alta velocidad y alto par, mientras que los motores paso a paso son más adecuados para aplicaciones de baja aceleración y alto par de retención.

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