Motores paso a paso

Más recientemente, el término motor paso a paso solo era conocido por un estrecho círculo de ingenieros eléctricos. Ahora, los motores paso a paso han recibido el honorable derecho de ser llamados solo por sus "iniciales": evidencia SD del uso generalizado de máquinas eléctricas de este tipo.

La imaginación provoca involuntariamente la imagen de una máquina eléctrica con extremidades. No, este no es un robot, aunque un motor paso a paso puede controlar una de sus articulaciones. El auto en sí es muy simple. Un motor paso a paso puede representarse en forma de varios electroimanes con bobinados de pulso en una parte fija (estator) y una armadura, que al cambiar los bobinados gira o se mueve progresivamente. Entender como funciona un motor paso a paso, recuerde el principio de funcionamiento de otras máquinas eléctricas, como las síncronas.

Hay dos o tres vueltas en el estator. Fluyen alrededor cambiando suavemente las corrientes sinusoidales. Junto con la corriente, el campo electromagnético pulsado por cada devanado pulsa. Las corrientes en los devanados no suben ni bajan simultáneamente, sino con un retraso de tiempo estrictamente definido; los devanados se desplazan uno con respecto al otro y ocupan secciones de la superficie cilíndrica que se alternan de manera uniforme.

Debido a esto, dos o tres ondas de campo pulsantes (según el número de devanados) forman una onda viajera. Para cada ciclo de un cambio completo en la corriente en los devanados, la onda resultante corre alrededor de toda la superficie cilíndrica del orificio del estator o parte de ella. El campo gira de manera uniforme, llevando el rotor junto con él. Las corrientes en los devanados cambian continuamente, por lo que el campo en el espacio de trabajo y el rotor giran continuamente. El movimiento consiste en muchos desplazamientos infinitamente pequeños.

Y si en algún momento dejas de cambiar las corrientes, congélalas al nivel alcanzado, de todos modos, que, como en el cine, muestran el mismo marco durante algún tiempo. Junto con las corrientes en los devanados, la onda del campo en movimiento se congelará en alguna posición, y con ello el rotor se detendrá. Cambiemos el grupo de cuadros y paremos el último nuevamente, el rotor girará un cierto ángulo y se congelará nuevamente.

Repita esto una y otra vez. El auto caminó obedientemente en pasos. Resultó ser muy simple cambiar las corrientes en devanados con saltos grandes o pequeños, congelando el proceso en cualquier marco. Es suficiente aplicar pasos de pulsos rectangulares a los devanados en lugar de cambiar continuamente los voltajes. Cada impulso es un paso, y puede retrasarse, si se desea, hasta el infinito, es decir, detener el proceso y bloquear el rotor. Mientras los pulsos se alternan lentamente, el motor avanza claramente.

Nuestro ojo es capaz de distinguir varias decenas de pasos por segundo. Pero los cuadros brillaron: cien, doscientos, mil, varias decenas de miles de pasos por segundo. No solo nuestros ojos, sino también los instrumentos sensibles ya no distinguen los pasos, sino que simplemente ven la rotación.

El motor paso a paso funciona, como antes, aunque se balancea un poco, porque toma cada paso siguiente estrictamente en el momento de la llegada del siguiente comando, y este momento puede no ser el más conveniente. El automatismo interno de los movimientos es destruido y reemplazado por una obediencia ciega al equipo. Pero en cualquier momento, en cualquier paso, podemos ordenar: "¡Congelar!". El rotor oscilará y se congelará exactamente en la posición indicada.

Intenta moverlo a la fuerza cuando no hay equipo. Resistirá resueltamente, y si el motor es de una construcción decente, no lo tomará con sus propias manos. El campo electromagnético no quiere separarse del rotor, ya sea en movimiento o en reposo. Es lo que lo retiene en su abrazo tenaz y lo hace repetir todos sus pasos.

Por cierto, la "costura" de pasos individuales y, si lo desea, de ciclos elementales o ciclos de movimiento en una secuencia infinita, que percibimos como rotación continua con pulsaciones de velocidad ligeramente perceptibles, ocurre en una máquina de corriente continua de la misma manera que en un motor de combustión interna. Solo allí, el papel de los operadores incansables no son los cepillos, sino las velas eléctricas.

Los pasos del campo, debido a que las llaves electrónicas se abren mediante comandos desde el exterior, prohíben el acceso de corriente a los devanados. El motor paso a paso funciona con un cerebro electrónico, y sus capacidades se vuelven excepcionales, a veces inmensamente.

Diagrama esquemático de un motor paso a paso monofásico con un sistema magnético simétrico para relojes, contadores y dispositivos de automatización industrial.

Motor paso a paso CNC

La tecnología moderna es impensable sin fresado, torneado, electroerosión y muchas otras máquinas controladas digitalmente. La mayoría de ellos funcionan gracias a motores paso a paso.

Los motores paso a paso instalados en los mecanismos de control de los trenes de laminación, las prensas y otras máquinas metalúrgicas, se convirtieron en uno de los elementos más comunes de la automatización, el trabajo en relojes eléctricos, temporizadores y contadores, en barcos, aviones y satélites artificiales de la Tierra, siempre que se requiera rapidez, precisión y fiabilidad. cumplimiento de la voluntad del hombre.

Con la expansión de las profesiones laborales del motor paso a paso, surgió una dirección desarrollada independiente: accionamiento eléctrico discreto con motores paso a paso. Sus orígenes fueron científicos e ingenieros del problemático laboratorio de electromecánica MPEI.

El motor paso a paso obtuvo la primera victoria en 1957, cuando la primera fresadora soviética controlada digitalmente del mundo se exhibió en la Exposición Mundial de Bruselas, donde se presentaron varios stands interesantes. Esta exhibición recibió la Medalla de Oro Grande y abrió una nueva página en máquinas herramienta.

Boris Ivobotenko, Doctor en Ciencias Técnicas.