Tipos y características de motores paso a paso

Los motores paso a paso se pueden clasificar en tres tipos principales según sus formas estructurales: motores de reluctancia variable (VR), de imán permanente (PM) y de pasos híbridos (HS). El rendimiento operativo de los motores paso a paso está estrechamente relacionado con sus métodos de control, que se pueden clasificar en tres tipos: sistemas de control de bucle abierto, sistemas de control de bucle cerrado y sistemas de control de bucle semicerrado. En aplicaciones prácticas, los sistemas de control de circuito semicerrado generalmente se clasifican en sistemas de circuito abierto o de circuito cerrado.

Reluctancia variable: los motores paso a paso de reluctancia variable tienen devanados en el estator y un rotor hecho de materiales magnéticos blandos. Se caracterizan por una estructura simple, bajo costo y un ángulo de paso pequeño, que normalmente alcanza 1,2°. Sin embargo, presentan un rendimiento dinámico deficiente, una baja eficiencia, una importante generación de calor y desafíos de confiabilidad.

Imán permanente: Los motores paso a paso de imán permanente tienen un rotor hecho de material de imán permanente y el número de polos del rotor coincide con el del estator. Cuentan con un buen rendimiento dinámico y un alto par de salida, pero adolecen de una menor precisión, con un ángulo de paso mayor (normalmente 7,5° o 15°).

Híbrido: Los motores paso a paso híbridos combinan las ventajas de los motores de reluctancia variable y de imán permanente. Cuentan con devanados multifásicos en el estator y utilizan material magnético permanente en el rotor, incorporando múltiples dientes pequeños tanto en el rotor como en el estator para mejorar la precisión del paso. Los motores híbridos ofrecen un alto par de salida, buen rendimiento dinámico y un ángulo de paso pequeño, pero tienen una estructura más compleja y un coste relativamente mayor.

Cuando se clasifican por el devanado del estator, los motores paso a paso vienen en series de dos, tres y cinco fases. El más popular es el motor paso a paso híbrido de dos fases, que posee más de 97% de participación de mercado debido a su rentabilidad y excelente rendimiento con controladores de subdivisión. Este motor tiene un ángulo de paso básico de 1,8°/paso, que se puede reducir a 0,9° con controladores de medio paso y subdividir hasta 256 veces (0,007°/micropaso) con controladores de subdivisión. Debido a factores como la fricción y la precisión de fabricación, la precisión del control real es ligeramente menor. El mismo motor paso a paso se puede combinar con diferentes controladores de subdivisión para ajustar la precisión y el rendimiento.

Motores paso a paso

Características de los motores paso a paso

Ventajas:

1. Excelente respuesta start-stop y marcha atrás.
2. El ángulo de rotación es proporcional al número de pulsos.
3. Amplio rango de velocidad ya que la velocidad es proporcional a la frecuencia del pulso.
4. Par máximo cuando el motor está parado (cuando los devanados están energizados).
5. Posicionamiento preciso y movimiento repetitivo debido a la baja acumulación de errores entre pasos (3-5% por paso).
6. La respuesta está determinada únicamente por los pulsos de entrada digital, lo que permite el control de bucle abierto, simplificando la estructura del motor y los costos de control.
7. La rotación sincrónica lenta se logra conectando directamente la carga al eje del motor.
8. Alta confiabilidad debido a la ausencia de escobillas y la vida útil del motor depende únicamente de la vida útil de los rodamientos.

Desventajas:

1. Difícil operar a altas velocidades.
2. Obtener un gran par es difícil.
3. Riesgo de resonancia si no se controla adecuadamente.
4. Propenso a perder pasos cuando se sobrecarga, provocando vibraciones y ruidos a altas velocidades.
5. Sin ventajas en cuanto a volumen y peso, con baja eficiencia energética.

¡No dudes en dejarme saber si tienes alguna preferencia o ajuste específico que quieras!