Motor Paso A Paso

MOTORES PASO A PASO
Fernando D. Cuenca

Máquinas Eléctricas y Sistemas Electromecánicos 4° año Ingeniería Mecánica Instituto Balseiro, Universidad Nacional de Cuyo Av. Bustillo 9500, (8400) San Carlos de Bariloche Mayo de 2007

Resumen: En la presente monografía se presentan los motores paso a paso, con una breve introducción, el campo de aplicación y el principio de funcionamiento.Introducción:
Una de las formas de energía más utilizadas en la actualidad es la energía eléctrica, y por ello se han desarrollado una gran cantidad de dispositivos para transformar ésta forma de energía en otra, los motores son los encargados de transformar la energía eléctrica en energía mecánica de rotación. Los motores paso a paso, son motores libres de escobillas donde el movimiento de rotaciónse realiza en forma incremental, en pasos que van desde los 90° hasta ángulos menores a 1,8°, y también tienen la propiedad de poder fijarse a una posición. Sus principales aplicaciones se encuentran en robótica, tecnología aeroespacial, discos duros, flexibles, unidades de CD-ROM o de DVD e impresoras, en sistemas informáticos, manipulación y posicionamiento de herramientas y piezas en general.Los motores paso a paso, están compuestos por dos partes, una fija, llamada estator y una móvil llamada rotor. El estator se encuentra en la periferia del motor y es el encargado de generar el flujo principal; mientras que el rotor se encuentra en el centro del motor, unido al eje, y su función es reaccionar a la excitación del estator produciendo el movimiento de rotación o una fuerza deenclavamiento. Según el principio de funcionamiento se separan en tres grupos, imán permanente, reluctancia variable e híbridos. Se los alimenta con corriente continua, pero debe suministrarse por una electrónica encargada de administrar en forma adecuada la excitación de las bobinas. Los parámetros principales que caracterizan un motor paso a paso son:
Angulo de paso ( Step angle ): Se define como elavance angular que se produce en el motor por cada impulso de excitación. Par dinámico de trabajo ( Working Torque): El momento máximo que el motor es capaz de desarrollar sin perder paso, es decir, sin dejar de responder a algún impulso de excitación del estator. Par de mantenimiento (Holding Torque): Es el par requerido para desviar, en régimen de excitación, un paso el rotor cuando la posiciónanterior es estable; es mayor que el par dinámico y actúa como freno para mantener el rotor en una posición dada. Para de detención ( Detention Torque): Es una par de freno que siendo propio de los motores de imán permanente, es debida a la acción del rotor cuando los devanados del estator están desactivados.

Principio de funcionamiento:
El principio de funcionamiento básico de los motores paso apaso consiste en alimentar solo algunas de las bobinas del estator con corriente continua generando un flujo con una dirección fija, que al interactuar con el rotor del motor produce un par en función de el ángulo de desfasaje de la posición de equilibrio, que depende de del tipo de motor paso a paso empleado. Para producir el movimiento de rotación la bobina excitada debe cambia a medida que elrotor llega a la posición de equilibrio.

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MOTOR PASO A PASO DE IMÁN PERMANENTE. Este tipo de motores tienen un núcleo compuesto por un imán permanente de perfil redondeado. Cuando se excita el estator, las bobinas se comportan como electroimanes y entonces el imán del rotor busca alinearse con campo generado. En la Figura 1 se muestra en forma esquemática el principio de funcionamiento, enel esquema se ve en forma clara como se puede fijar la posición del rotor con la forma de alimentación de las bobinas.

Figura 1: principio de funcionamiento de un motor paso a paso de imán permanente

MOTOR PASO A PASO DE RELUCTANCIA VARIABLE. El rotor es de acero dulce, cilíndrico y perfil dentado, cuando se excita el estator el flujo generado circula por el rotor, y éste intentará buscar...