Qual é o certo para sua aplicação? Vamos explorar os principais critérios de decisão, incluindo velocidade, aceleração e preços-alvo.

Motores de passo

Os motores de passo consistem em um rotor com ímãs permanentes e um estator estacionário que carrega os enrolamentos. Quando a corrente passa pelos enrolamentos do estator, ela gera uma distribuição de fluxo magnético que interage com a distribuição do campo magnético do rotor para aplicar uma força giratória. Os motores de passo apresentam contagens de pólos muito altas, normalmente 50 ou mais. O acionador do motor de passo energiza cada pólo em sequência para que o rotor gire em uma série de incrementos ou etapas. Devido à contagem muito alta de pólos, o movimento parece ser contínuo.

Em teoria, uma caixa de engrenagens poderia ser usada para aumentar o torque, mas é aqui que a baixa velocidade dos motores de passo se torna um problema. Adicionar um redutor de engrenagem 10:1 a um motor de passo de 1.200 RPM pode aumentar o torque em uma ordem de grandeza, mas também reduzirá a velocidade para 120 RPM. Se o motor estiver sendo usado para acionar um atuador de fuso de esfera ou similar, provavelmente não fornecerá velocidade suficiente para satisfazer as necessidades da aplicação.

Os motores de passo geralmente não estão disponíveis em tamanhos de carcaça maiores que NEMA 34, com a maioria das aplicações caindo nos tamanhos de motor NEMA 17 ou NEMA 23. Como resultado, é incomum encontrar motores de passo capazes de produzir mais de 1.000 a 2.000 onças polegadas de torque.

Os motores de passo também apresentam limitações de desempenho. Você pode pensar em um motor de passo como um sistema massa-mola. O motor precisa quebrar o atrito para começar a girar e mover a carga, ponto em que o rotor não é totalmente controlado. Como resultado, um comando para avançar cinco passos pode fazer com que o motor gire apenas quatro passos – ou seis.

Entretanto, se o inversor comandar um motor para avançar 200 passos, ele o fará em apenas alguns passos, o que nesse ponto representa um erro de alguns por cento. Embora comandemos motores de passo com uma resolução normalmente entre 25.000 e 50.000 contagens por revolução, como o motor é um sistema mola-massa sob carga, nossa resolução típica é de 2.000 a 6.000 contagens por revolução. Ainda assim, nestas resoluções, mesmo um movimento de 200 passos corresponde a uma fração de grau.

Adicionar um codificador permitirá que o sistema rastreie o movimento com precisão, mas não será capaz de superar a física básica do motor. Para aplicações que exigem maior precisão e resolução de posicionamento, os servomotores fornecem uma solução melhor.

Servomotores

Assim como os motores de passo, os servomotores têm muitas implementações. Consideremos o projeto mais comum, que incorpora um rotor com ímãs permanentes e um estator estacionário com enrolamentos. Também aqui a corrente cria uma distribuição de campo magnético que atua no rotor para desenvolver torque. No entanto, os servomotores têm contagens de pólos significativamente mais baixas do que os motores de passo. Como resultado, eles devem ser executados em circuito fechado.

A operação em malha fechada permite que o controlador/inversor comande que a carga permaneça em uma posição específica, entretanto, e o motor fará ajustes contínuos para mantê-la nessa posição. Assim, os servomotores podem fornecer torque de retenção de fato. Observe, entretanto, que o cenário de torque de velocidade zero depende do dimensionamento adequado do motor para controlar a carga e evitar oscilação em torno do local comandado.

Os servomotores normalmente usam ímãs de terras raras, enquanto os motores de passo usam com mais frequência ímãs convencionais mais baratos. Os ímãs de terras raras permitem o desenvolvimento de maior torque em um pacote menor. Os servomotores também ganham uma vantagem de torque devido ao seu tamanho físico geral. Os diâmetros do servo motor normalmente variam de NEMA 17 até 220 mm. Como resultado desses fatores combinados, os servomotores podem fornecer torques de até 250 libras-pé.

A combinação de velocidade e torque permite que os servomotores forneçam melhor aceleração do que os motores de passo. Eles também oferecem maior precisão de posicionamento como resultado da operação em circuito fechado.

Considerações Finais

Os servomotores oferecem uma vantagem de desempenho inegável. Em termos de repetibilidade, entretanto, os motores de passo podem ser bastante competitivos. Este ponto traz à tona um equívoco comum sobre motores de passo, que é o mito do movimento perdido. Como discutimos anteriormente, a natureza massa-mola de um motor de passo pode resultar na perda de algumas etapas. Como o acionamento está comandando o motor de passo para se mover para uma localização angular, os passos perdidos não são transferidos de rotação para rotação. Rotação a rotação, os motores de passo são altamente repetíveis. Procure uma discussão mais detalhada sobre este tópico em uma postagem futura no blog.

A discussão acima nos leva a uma diferenciação fundamental final entre eixos de passo e eixos servo, que é o custo. Os motores de passo normalmente não requerem feedback, usam ímãs mais baratos e raramente incorporam caixas de engrenagens. Devido à alta contagem de pólos e à sua capacidade de gerar torque de retenção, eles consomem menos energia na velocidade zero. Como resultado, um motor de passo pode ser até uma ordem de grandeza mais barato do que um servo motor comparável.

Resumindo, os motores de passo são boas soluções para aplicações com baixa velocidade, baixa aceleração e baixos requisitos de precisão. Os motores de passo também tendem a ser compactos e baratos. Isso torna esses motores adequados para aplicações médicas, de biotecnologia, segurança e defesa e fabricação de semicondutores. Os servomotores são a melhor escolha para sistemas que exigem alta velocidade, alta aceleração e alta precisão. A compensação é um custo e complexidade mais elevados. Servomotores são normalmente usados ​​em embalagens, conversão, processamento de web e aplicações similares.

Quando sua aplicação é indulgente, mas seu orçamento não, considere um motor de passo. Se o desempenho for o aspecto mais importante, um servo motor fará o trabalho, mas esteja preparado para pagar mais.