Motores Paso A Paso

MOTORES ELÉCTRICOS PASO A PASO








González Pombo, Jorge Manuel









Universidad de Coruña

Escuela Universitaria Politécnica de Ferrol

Ingeriría Técnica Industrial en Electrónica

Control Electrónico de Máquinas Eléctricas


1. Introducción.

Los denominados motores paso a paso (PaP), son un caso bastante particular dentro de los motores en general. Laseñal eléctrica de alimentación no es ni c.c. ni c.a. como en otros casos, sino un tren de pulsos que se suceden con una secuencia, previamente definida, a cada una de las bobinas que componen el estator. Cada vez que a alguna de estas bobinas se les aplica un pulso, el motor se desplaza un paso, y queda fijo en esa posición. Dependiendo de las características constructivas del motor este paso puedeser desde 90º hasta incluso 0,9º.

Por lo tanto, si somos capaces de mover el motor en pequeños pasos, esto nos va a permitir controlar su posición, con mayor o menor precisión dependiendo del avance de cada paso.

Además, variando la frecuencia con la que se aplican los pulsos, también estaremos variando la velocidad con que se mueve el motor, lo que nos permite realizar un control develocidad.

Por último si invertimos la secuencia de los pulsos de alimentación aplicados a las bobinas, estaremos realizando una inversión en el sentido de giro del motor.
No precisan detectores sobre el posicionamiento de su eje, ya que el simple contaje de los impulsos aplicados, determina el ángulo girado. Trabajan en bucle abierto, son económicos y sencillos, pero al no recorrer su eje todaslas posiciones posibles, no cubren por completo el área de trabajo.

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2. Principios de funcionamiento.

El principio de funcionamiento de los motores PAP se basa en las fuerzas de atracción y repulsión ejercidas entre polos magnéticos.


Fig. 1. Posicionamiento del rotor ante las magnéticas ejercidas por los dos estatores.
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Haciendo referencia a la figura 1 yteniendo en cuenta que "polos magnéticos del mismo signo se repelen", los bobinados del estator A se alimentan de tal manera que se comporta como un polo Norte, mientras que los del estator B hacen de éste un polo Sur. Con esta situación, el rotor giratorio, que consiste en un imán permanente, se mueve hasta alcanzar la posición de equilibrio. Cuando el rotor alcanza esta posición de equilibrio, elestator cambia la orientación de sus polos, aquel tratará de buscar la nueva posición de equilibrio; manteniendo dicha situación de manera continuada, se conseguirá un movimiento giratorio y continuo del rotor y a la vez la transformación de una energía eléctrica en otra mecánica en forma de movimiento circular.



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Si el estator tuviese cuatro polos, como sucede en la figura2, al cambiar la polaridad de los mismos, mediante control externo, el rotor giraría en sentido contrarío al de las agujas del reloj, con incrementos de 90°. Un motor con incrementos angulares de 90° no representa un dispositivo práctico de control, motivo por el cual se ha modificado el diseño de este tipo de motores para obtener incrementos angulares mucho más pequeños.



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Fig.2. Principio de funcionamiento de un motor paso a paso de imán permanente de dos fases y con incrementos angulares de 90°.


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Para alcanzar una mejor resolución por paso, se incrementa el número de los polos del estator. Además, tanto en el estator como en el rotor, se realizan una serie de dientes. En la figura 3 se muestra la construcción un motor PAP. El estator consiste endos electroimanes, con "n" pares de polos cada uno. La interacción entre los polos del estator y los del rotor, hace que al aplicarse dos ondas cuadradas, desfasadas un cuarto de periodo entre sí, a las dos bobinas de los electroimanes, el rotor gire un cuarto de paso polar por cada cambio de polaridad en la tensión aplicada a las bobinas. Así, para un motor con 12 pares de polos por bobina del...