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Como funciona um motor de passo?

Um motor de passo é um motor síncrono sem escovas de duas fases simples contendo um rotor magnetizado segmentado e um estator consistindo em um número prescrito de bobinas eletromagnéticas. Quando energizadas, essas bobinas criam polos norte e sul que empurram ou puxam o rotor magnetizado segmentado para fazê-lo girar. A ilustração mostra a construção interna e o alinhamento dos dentes de um motor de passo híbrido típico. Os dentes finos, uniformemente espaçados em torno de todo o diâmetro, proporcionam a rotação angular incremental que resulta no movimento mecânico.

Os motores de passo consistem em dois enrolamentos (duas fases) energizados com corrente DC (corrente contínua). Quando a corrente em um enrolamento é invertida, o eixo do motor se move um passo. Invertendo a corrente em cada enrolamento, a posição e a velocidade do motor é fácil e precisamente controlada, o que torna o motor de passo extremamente útil para muitas aplicações diferentes de controle de Motion. O tamanho do passo é determinado pelas características de design do motor, sendo o ângulo de passo de 1,8° o mais comum (composto por 200 dentes). Outros ângulos de passo estão prontamente disponíveis. O número de passos por volta é calculado dividindo 360° pelo ângulo do passo.

Os motores de passo são selecionados pelo seu torque de retenção e sua corrente nominal correspondente. O torque de retenção especifica o torque externo máximo aplicado a um motor (energizado com sua corrente nominal) sem causar rotação contínua. No ponto em que o motor começa a girar, o torque disponível é muitas vezes referido como torque de partida. As classificações de torque de partida são representadas como valores plotados nas curvas de velocidade/torque do motor.

As bobinas do motor de passo podem ser configuradas em um arranjo unipolar ou bipolar. Uma vez que uma eletrônica simples do acionamento do motor de passo pode ser usada para sequenciar as bobinas para girar o eixo do motor, as configurações unipolares são as mais fáceis de controlar. Um arranjo bipolar requer um acionamento mais sofisticado para sequenciar adequadamente os enrolamentos para controlar o motor, o que também fornece benefícios de desempenho adicionais, como um torque de retenção mais alto.

Os drives de motores de passo estão disponíveis em uma ampla gama de classificações de tensão e corrente. O desempenho de um motor é altamente dependente da corrente e tensão fornecidas pelo drive. Os termos passo completo, meio passo e "micropasso" são comumente usados para discutir motores de passo. Um motor de passo de 1,8°, por exemplo, tem 200 posições discretas em um giro completo de 360°. Uma vez que 360° dividido por 200 é igual a 1,8°, o eixo do motor avançará 1,8° cada vez que o motor for comandado a dar um passo, conhecido como um passo completo. O termo "meio passo" indica um ângulo de passo de 0,9° (metade de um passo completa de 1,8°) que é alcançado por uma técnica de comutação que aplica alternadamente corrente positiva, nenhuma corrente e corrente negativa a cada enrolamento em sucessão. O termo "micropasso" refere-se a uma forma mais sofisticada de controle que vai além da simples comutação de potência entre os enrolamentos da fase do motor para controlar a quantidade de corrente enviada para os enrolamentos individuais. Um grande benefício do micropasso é reduzir a amplitude de ressonância que ocorre quando o motor opera em sua frequência natural. O micropasso permite que o eixo seja posicionado em locais diferentes dos locais de 1,8° ou 0,9° fornecidos pelos métodos de passo completo e meio passo. As posições de micropasso ocorrem entre os dois pontos angulares na rotação do rotor. Os incrementos de micropasso mais comuns são 1/5, 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 e 1/250 de um passo completo.

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Esse blog foi um esforço colaborativo do time de motion e dos experts em automação na Kollmorgen, incluindo especialistas da engenharia, atendimento ao cliente e de desenvolvimento de projetos. Sempre que você começar um projeto, estamos aqui para ajudá-lo.

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