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¿Qué motores son mejores para altas velocidades: motores paso a paso o motores servo?

A la hora de desarrollar un pequeño proyecto de electromecánica uno de los puntos más críticos es la elección del tipo de motor. Para ello, deberemos definir muy bien los requisitos de nuestra aplicación en cuanto a la velocidad o rpm, la fuerza de arranque, potencia, par motor, etc. En este artículo haremos referencia al uso de motores paso a paso y motores servos en proyectos que necesiten altas rpm. Toma nota y aprende qué motores son mejores para altas velocidades.

 

Motores paso a paso

Los motores a pasos son en sí motores sin escobillas compuestos normalmente por entre 50 y 100 polos. Los polos responden a un área del motor donde se genera un polo magnético (norte o sur) a través de un imán permanente, o mediante la generación de corriente por medio de las bobinas de un devanado.

Los motores paso a paso no necesitan de codificadores, ya que se mueven con precisión entre sus muchos polos. De esta manera, esta tipología de motores trabaja de forma incremental usando pulsos. Estos pulsos o impulsos eléctricos, a su vez, se traducen en desplazamientos angulares discretos.

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Su principal característica es que la alimentación del inductor se realiza a partir de una fuente de alimentación externa, por lo que modificando la corriente de excitación con un controlador es posible variar su velocidad. La velocidad máxima que pueda alcanzar dependerá de la tensión del controlador al motor. Si la tensión es mayor, el motor paso a paso ofrecerá más par en la misma (alta) velocidad y podrá acelerar aún más que un motor con un controlador de baja tensión.

 

¿Es posible aplicar motores paso a paso a altas velocidades?

Además de que es sencillo controlar su velocidad, los motores paso a paso son idóneos para hasta 2.000 rpm. Por otro lado, además de ofrecer versatilidad y un nivel óptimo de velocidad máxima, son más económicos que los servos, ya que operan con corriente constante de lazo abierto. El ahorro de coste viene dado por el hecho de no requerir de un codificador para la mayoría de las aplicaciones de posicionamiento. De todos modos, conviene tener en cuenta que este tipo de componentes generan mucho calor, tanto en el motor como en el accionamiento, factor para tener en cuenta en determinadas aplicaciones.

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Motores servo

Un motor servo es un motor paso a paso evolucionado. Es decir, se trata de un motor paso a paso, pero con una electrónica de control integrada, de modo que es posible controlar la posición y el movimiento por grados. Esta circunstancia permite obtener una mayor precisión.

Si atendemos a su composición, los servos disponen de pocos polos. De esta forma, si los comparamos con los paso a paso, observamos que la rotación de un motor de pasos requiere muchos más intercambios de corriente a través de los devanados que la de un motor servo. Este hecho repercute en el mayor rendimiento de los servos.

Por otro lado, estos motores necesitan un codificador para realizar un seguimiento de su posición, lo que incrementa el presupuesto del proyecto. Además, ofrecen unos menores niveles de par a bajas velocidades, ya que los motores con más polos (caso de los paso a paso) tienen la ventaja de ofrecer un mayor par a bajas revoluciones.

 

Uso de motores servos a altas velocidades

Los servomotores suministran solamente la corriente del motor requerida para mover o para sostener la carga; es decir, leen la diferencia entre el encoder de los motores y la posición. Esta ventaja evita sobrecalentamientos y mejora el rendimiento de la aplicación a cualquier velocidad.

Estos motores son excelentes en aplicaciones que requieran más de 2.000 rpm, con la gran ventaja competitiva de mantener un torque constante en toda su gama de revoluciones (0-3.000 rpm).

Diagrama que compara las bandas de potencia y de torque de un motor de alto y bajo par.

Conclusión

Para velocidades inferiores a 2.000 revoluciones por minuto, un motor paso a paso supone un mayor ahorro y una excelente respuesta en cuanto a precisión: no pierde pulsos, son más sencillos de poner en marcha, son estables en reposo y mantienen muy bien posición, especialmente ante cargas dinámicas.

En aplicaciones que requieren grandes velocidades y un mayor nivel y control de par, lo mejor sería optar por un servo. No solo ofrecen precisión a grandes revoluciones, sino que son idóneos para aplicaciones que necesiten un par alto, y una alta respuesta dinámica.

Como señalamos al inicio del artículo, antes de elegir entre uno u otro tipo de motor, primero necesitaremos conocer muy bien cuáles son los requisitos de nuestras aplicaciones. Se necesita calcular la inercia, el torque y la velocidad, además de los factores de seguridad que se requieren en el cálculo del torque. CLR dispone de un recurso perfecto para guiarte en el proceso de selección de motores para tus proyectos. Descárgalo ya de forma gratuita en este enlace.

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