Motores a pasos

Motores a pasosMaquinas elctricas IIPonente: Botello Jimnez juan Sebastin

Objetivo:Dar a conocer e identificar los diferentes tipos de motores a pasos as como sus caractersticas, funcionamiento y modo de empleo, adems de algunas aplicaciones de los mismos.

introduccinLos motores a pasos son muy utilizados en la actualidad para el desarrollo de mecanismos que requieren alta precisin, ya que posen la cualidad de poderse mover desde un paso hasta una secuencia interminable de pasos con movimientos tan pequeos y precisos como uno desee, pudindose quedar enclavados o girar en un sentido u otro segn la secuencia indicada a travs de un microcontrolador.Cabe sealar que la velocidad de giro depende de la frecuencia de los impulsos aplicada.

3PARAMETROS DE LOS mPAPPAR DINAMICO DE TRABAJO: Es el momento mximo que el motor es capaz de desarrollar sin perder paso, es decir, sin dejar de responder a algn impulso de excitacin del estator y dependiendo de la carga.PAR DE MANTENIMIENTO:Par que activa como freno para mantener el rotor en una posicin estable dada.PAR DE DETENCION:Par de freno (propio de los imanes permanente), se debe cundo los devanados del rotor estn desactivados.

PARAMETROS DE LOS mPAPLos motores a pasos estn formados principalmente por dos partes, una fija llamada estator y una mvil llamada rotor. El estator esta en la periferia del motor y es el encargado de generar el flujo; mientras que el rotor se encuentra en el centro del motor unido al eje, y su funcin es reaccionar a la excitacin del estator produciendo un movimiento de rotacin o una fuerza de enclavamiento.Partes de un MPAP

Tipos de motores a pasosDe reluctancia variable.De imn permanente (Bipolares y unipolares).Hbridos.De disco.MPAP de reluctancia variableEl rotor es de hierro suave, cilndrico y perfil dentado, cuando se excita el estator el flujo generado circula por el rotor y este intenta buscar la posicin de menor reluctancia.Numero de pasos es elevado (buena resolucin)

Funcionamiento MPAP de reluctancia variable.En el primer paso solo se encuentra alimentada la bobina I, y el rotor se alinea con dicha bobina, al alimentas tambin la bobina II el rotor se encuentra alineado con I pero muy desalineado con II, entonces aparece una fuerza que tiende a igualar la condicin reluctancia de las dos bobinas, entonces gira hasta llegar la posicin de equilibrio (3). Luego si se deja de alimentar I el rotor girar hasta alinear el rotor con la bobina II. Del mismo modo alimentando luego II y III, y luego alimentando solo III se produce el movimiento de giro

MPAP de imn permanenteTienen rotores de imn permanente.Energizando las cuatro fases en secuencia el rotor gira conforme es atrado por los polos magnticos.Tienen pasos normalmente de ngulos entre 45 y 90 grados pero tambin se pueden configurar en micro pasos.La velocidad de paso es relativamente baja.Presentan un alto par.

Mpap de imn permanente bipolarTienen generalmente 4 cables de salida Se requiere un cambio de direccin del flujo de corriente a travs de las bobinas en la secuencia apropiada para realizar un movimiento.Se necesita un puente H por cada bobina para manipular el motor.

Secuencia de un mpap de imn permanente bipolar.

Control de un motor bipolar

Puente hDispositivo capaz de soportar el flujo bidireccional de corriente.Bsicamente es un arreglo de cuatro interruptores que pueden ser transistores bipolares, mosfets, jfets, relevadores o cualquier otra combinacin de elementos.Se utilizan para hacer funcionar en este caso el motor, en dos sentidos si tener que manejar voltajes negativos. Es recomendable colocar diodos de proteccin para el motor para asegurar que la corriente no regrese, debido al efecto inductivo de sus bobinas.

Mpap de imn permanente unipolarSuelen tener 5, 6 u 8 cables de salida dependiendo de sus conexiones internas (4 cables reciben los pulsos y los restantes son de alimentacin o comunes).Es el motor a pasos mas simple de controlar.

l293b15Secuencias para el manejo de mpap unipolaresPaso completo; a) secuencia del tipo wave drive (fase simple) b) secuencia normal (doble fase)Secuencia medios pasosSecuencia micropaso

secuencia del tipo wave drive (fase simple)

Se activa solo una bobina a la vez, funcionamiento mas suave. La desventaja es que al estar solo una bobina activada el torque de paso y retencin es menor17secuencia normal (doble fase)

Secuencia mas usada y mas recomendada. Avanza un paso a la vez y como hay dos bobinas activadas se obtiene un alto torque de paso y de retencin.18Secuencia medios pasos

Activacion de bobinas generando la mitad del paso real. Se activa 1 bobina luego 2 y asi sucesivamente.19Secuencia micro-pasoEL angulo de paso de un motor es dividido en pasos mucho menores. Por ejemplo un motor de 1.8/paso tiene 200 pasos/rev. Si el motor es movido en micro-pasos con una divisin entre 10. entonces el motor se mover 0.18 /paso y debera dar 2000 pasos/rev.Tpicamente el rango de divisin de micro-pasos esta entre 10 y 256.Los micro-pasos se producen proporcionando corriente en los dos embobinados de acuerdo a las funciones seno o coseno.Se consiguen movimientos mas lisos y una mucho mayor resolucin.Mpap hbridosCombinan las cualidades de los MPAP de reluctancia variable y los de imn permanente.Tienen alto par de reten y un excelente par de torque y pueden ser operados a una alta velocidad de pasos.El motor hibrido consiste en un estator dentado y un rotor de tres partes. El rotor de apilado simple contiene 2 piezas de polos separados por un magneto permanentemente magnetizado, con los dientes opuestos desplazados en una mitad de un salto de diente para permitir una alta resolucin de pasos.ngulos de 0.9 a 5.

Funcionamiento del mpap hibrido

Primero se excitan las bobinas impares y el rotor se alinea con el campo, luego se excitan las bobinas pares y el rotor busca alinear los dientes mas prximos a los del estator desplazando un ngulo que corresponde a un cuarto del paso de los dientes. Esto se realiza sucesivamente y al repetir 5 veces esta secuencia de excitacin se conseguir avanzar un paso del diente.Mpap de disco

Son los que mejores caractersticas dinmicas tienen:Muy alta aceleracinAltas frecuencias de arranque y paroPerdidas en el hierro muy bajas (alta eficiencia)Muy altas velocidades (15000 rpm)Mejor par de retencinMejor resolucin y precisin en modo micro-paso.

Aplicaciones de mpap

ROBTICAPosicionadores.Mquinas-herramientas.Movimiento de cmarasAUTOMATIZACINPERIFRICOSImpresoras.Plotters.Disqueteras.Aplicaciones de mpap

TELECOMUNICACIONESPosicionamiento de antenas.Aplicaciones de mpap

CONCLUSIONES Un motor a pasos en comparacin a los motores vistos con anterioridad, es un dispositivo muy til que nos puede brindar una mayor precisin y un mejor manejo de este, permitindonos efectuar movimientos tan suaves y rpidos como uno desee. Con esta clase de motores es posible efectuar secuencias de acuerdo al proceso que estemos realizando, manipulndolas con ayuda de un microcontrolador o alguna otra clase de controlador.bibliografaCONTI Francisco, Motores paso a paso, 2da ed., Argentina, Alsina, 2005, 86 p.p.ENRIQUEZ Harper, El libro practico de los generadores, transformadores y motores electricos , 4 ed, Mexico, Limusa, 2004, 252 p.p.http://www.tecnologiafacil.net/documentacion/Control_Motor_pap.pdfhttp://www-app.etsit.upm.es/departamentos/teat/asignaturas/lab-ingel/motores%20paso%20a%20paso_1def.pdfhttp://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/hernandez_b_ii/capitulo3.pdf

Formato americano.28