Qual a diferença entre motor de passo e servomotor em uma máquina roteadora CNC?

Os acionamentos de máquinas de gravação podem ser divididos em motores de passo e servomotores. Muitas pessoas não sabem a diferença entre eles e, consequentemente, não sabem como escolher o mais adequado. A seguir, a MISSILECNCCNC explicará a diferença entre motores de passo e servomotores para máquinas de gravação.

1. Precisão de controle diferente

O servomotor é superior ao motor de passo, embora sua precisão seja diferente. O ângulo de passo de um motor de passo híbrido de duas fases é geralmente de 3,6° ou 1,8°, enquanto o de um motor de passo híbrido de cinco fases é geralmente de 0,72° ou 0,36°. A precisão de controle do servomotor é garantida pelo encoder rotativo na extremidade do eixo do motor. Para motores com encoders padrão de 2500 linhas, a técnica de quatro oitavas é usada na maioria dos acionadores, e seu equivalente em pulsos é de 360°/10000 = 0,036°. Para um motor com um encoder de 17 bits, o acionador leva uma volta de 2¹⁷ = 131.072 pulsos por receptor, ou seja, seu equivalente em pulsos é de 360°/131.072 = 9,89 segundos. Isso corresponde a 1/655 do equivalente em pulsos de um motor de passo com um ângulo de 1,8°.

Em termos simples, a precisão mínima de controle de um servomotor é 600 vezes maior que a de um motor de passo. Em baixas velocidades (geralmente em torno de 600 rpm), a precisão do motor de passo é tão alta quanto a do servomotor. Já em altas velocidades (geralmente em torno de 1200 rpm), devido à sua característica de queda de torque, o motor de passo perde passos, resultando em uma precisão inferior à do servomotor. Por isso, o motor de passo é utilizado em situações de baixa velocidade, enquanto o servomotor é usado em altas velocidades.

2. As características de baixa frequência são diferentes.

Em máquinas de gravação, o motor de passo em baixa velocidade tende a apresentar vibrações de baixa frequência. Já o servomotor CA funciona de forma muito suave, mesmo em baixa velocidade, sem apresentar vibrações. A velocidade de saída do motor de passo é menor que a do servomotor, sendo instável entre 300 e 600 rpm. O servomotor, por sua vez, oferece força constante, com torque de saída de 2000 ou 3000 rpm. O torque de saída do motor de passo diminui com o aumento da velocidade de rotação, e essa queda é acentuada em velocidades mais altas. Portanto, sua velocidade máxima de trabalho geralmente é de 300 a 600 rpm. O servomotor CA oferece torque constante, ou seja, dentro de sua velocidade nominal (geralmente 2000 ou 3000 rpm), ele pode fornecer o torque nominal; acima dessa velocidade, a potência de saída é constante.

3. A capacidade de sobrecarga não é a mesma

Em geral, os motores de passo de máquinas de gravação não possuem capacidade de sobrecarga. Já os servomotores CA possuem alta capacidade de sobrecarga. Os motores de passo, por outro lado, possuem alta capacidade de sobrecarga, tanto em velocidade quanto em torque. O torque máximo é três vezes maior que o torque nominal, o que permite superar o momento de inércia da carga na partida. Como os motores de passo não possuem essa capacidade de sobrecarga, muitas vezes é necessário escolher um motor com torque maior, o que não é necessário em condições normais de operação, resultando em desperdício de energia.

4. o desempenho da operação não é o mesmo

O desempenho operacional é diferente (o servomotor não apresenta o fenômeno de perda ou sobreimpulso, apresentando alta estabilidade). A composição interna do anel de posição e do circuito de velocidade geralmente não apresenta o fenômeno de perda ou sobreimpulso típico de motores de passo, resultando em um controle mais confiável. Motores de passo com controle em malha aberta apresentam alta frequência de partida ou carga muito grande, sendo propensos a falhas ou travamentos. A alta velocidade de parada também é propensa a sobreimpulsos. Portanto, para garantir a precisão do controle, é necessário lidar adequadamente com problemas de aceleração e desaceleração. Já o sistema de servoacionamento CA opera em malha fechada, onde o driver pode amostrar diretamente o sinal de feedback do encoder do motor. A composição interna do anel de posição e do circuito de velocidade geralmente não apresenta o fenômeno de perda ou sobreimpulso típico de motores de passo, resultando em um controle mais confiável.

5. O desempenho da resposta de velocidade é diferente.

A aceleração de um motor de passo de máquina de gravação, da posição estática até a velocidade de trabalho (geralmente centenas de rotações por minuto), leva de 200 a 400 milissegundos. Um sistema servo AC, por outro lado, apresenta um desempenho de aceleração superior. O motor servo AC Panasonic MSMA de 400 W, por exemplo, atinge sua velocidade nominal de 3000 RPM em apenas alguns milissegundos, podendo ser utilizado em situações que exigem controle rápido de partida e parada.

6. Modo de controle

A máquina de gravação com motor de passo possui controle de malha aberta, sem feedback, o que simplifica o controle, exigindo apenas um driver para controlar parte do pulso. Já o controle de servomotores é relativamente mais complexo.

7. Preço: Motor de passo barato, servomotor caro

Resumir

O sistema servo para máquinas de gravação é superior ao motor de passo em muitos aspectos de desempenho. No entanto, em algumas aplicações com baixa demanda, o motor de passo ainda é frequentemente utilizado para a implementação do motor. Portanto, no processo de projeto do sistema de controle, é necessário levar em consideração os requisitos de controle, os custos e muitos outros fatores.

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