MOTOR DE PASSO – Tudo que você precisa saber.

Motor de Passo  GrupoO motor de passo é um motor elétrico que desloca um ângulo de 1,8º a cada pulso recebido do drive de controle. O número de passos que o motor gera, é exatamente igual ao número de pulsos recebidos e a velocidade do motor é igual a frequência de entrada de pulsos. A grande vantagem é que sendo um dispositivo simples (sem escova, sem comutadores e sem Encoder) são baratos e muito eficiente em várias aplicações como maquinas rotuladeiras, dosadores, bomba peristáltica, equipamentos médicos, “vending machine” , impressoras 3D entre  outras.

GUIA DE APLICACAO
Modelo NEMA Torque Estatico Nm (Kgf.cm) SAIBA MAIS
KTC-5017-008 NEMA 17 0,12 (1,2) mais detalhes
KTC-5017-010 NEMA 17 0,25  (2,5) mais detalhes
KTC-5017-033 NEMA 17 0,16 (1,6) mais detalhes
KTC-5023-019 NEMA 23 0,41 (4,1) mais detalhes
KTC-5023-094 NEMA 23 0,83 (8,3) mais detalhes
KTC-HT23-394 NEMA 23 0,54 (5,4) mais detalhes
KTC-HT23-397 NEMA 23 1,25 (12,7) mais detalhes
KTC-HT23-400 NEMA 23 1,86 (19,0) mais detalhes
KTC-HT23-401 NEMA 23 1,86 (19,0) mais detalhes
KTC-5034-349 NEMA 34 3,15 (32,0) mais detalhes
KTC-5034-350 NEMA 34 4,70 (48,0) mais detalhes
KTC-KML092-F07 NEMA 34 6,00 (61,0) mais detalhes
KTC-KML093-F07 NEMA 34 9,00 (91,0) mais detalhes
KTC-HT34-487 NEMA 34 13,00 (132,0) mais detalhes
KTC-42HS40-1704 NEMA 17 0.5 (5.0) mais detalhes
KTC-42HS48-1684-08AF NEMA 17 0.5 (5.0) mais detalhes
KTC-42H48-1004-YAL8 NEMA 17 + FUSO 0.5 (5.0) mais detalhes
 KTC-42H40-1204-DJX518 NEMA 17 + REDUTOR 0.4 (4.0) mais detalhes

 

Motor de Passo e Servo Motor: Entenda o que é

 

O Servo motor e o Motor de passo são bem similares quanto a construção e para alguns princípios básicos de funcionamento: Ambos os motores incorporam um rotor com ima permanente, um estator com bobinas e não possuem escovas ou comutadores, fato que permite uma vida útil bem longa. Por não existir elementos de desgastes além dos rolamentos radiais, e esses desde que, estejam operando abaixo das capacidades de esforços radiais sobre o eixo, a vida útil de um motor de passo ou servo motor, operando em condições normais de trabalho é de aproximadamente 12 anos, período que pode ocorrer enfraquecimento do magnetismo do rotor de ima permanente. Também é sabido que para uma boa aplicação com motores de passo ou servos motores, a temperatura ambiente e o aquecimento nominal do motor é fundamental para o bom desempenho.

 

Como funciona os motores de passo e servos motores:

 

Os motores de passo e servos motores são operados por energização ou aplicação de uma energia DC em suas bobinas, denominado de Pulsos (Modulação de largura de pulso), e essa modulação faz com que o motor se desloque em pequenos incrementos denominados de passos. Normalmente essa resolução para o motor de passo é de 1.8 grau, valor que determina os 200PPR (pulsos por revolução).

Você já deve ter ouvido falar em “micro passos”, e talvez j tenha procurado motor de passo com micro passo e ficou surpreso em não ter encontrado. Pois é, o micro passo é sempre definido na resolução do driver: Se um driver de motor de passo simples oferecer uma resolução de apenas 200PPR, essa será a resolução também do motor. A essa resolução chamamos de “full-step”. Também os drives de motores de passo mais simples oferecem a resolução “half-step”, ou seja, meio-passo: 400PPR. Desse modo a resolução do motor de passo passara a ser 0.9º e não mais 1.8º.

Hoje, os drives de motores de passo mais tradicionais oferecem a opção de micro passo: a capacidade de ofertar amplo leque de resolução ao motor de passo. Essa resolução normalmente é encontrada em uma forma definida múltiplos de 200, como por exemplo: 800 PPR (1/4), 1600PPR (1/8), 3200(1/16), 20.000(1/100). Como consequência, uma melhor resolução do drive, teremos uma melhor resolução no motor: Para uma resolução de 2000 PPR, o motor terá incrementos de 0.18º e então para 20.000 PPR, a resolução será de 0.018º. Os modelos de drives mais modernos como por exemplo o ST10-S-PLUS, permite o usuário escrever na parametrização do drive, qual a resolução pretendida entre a faixa de 200 a 51.200 PPR. Esse drive é a solução para aplicação de motores de passo que precisam ser substituídos cuja resolução sejam 500PPR, 6400PPR, 36.000PPR, ou até mesmo números fracionários como 21.520PPR ou mesmo 502 PPR.

 

Como são classificados os motores de passo?

 

Os motores de passo são classificados quanto ao tamanho pela norma NEMA. Um motor de passo NEMA 23, por exemplo, significa que a aresta do flange do motor é de 2,3 polegadas, convertendo em mm, será de 56mm. E assim sucessivamente para os Motores de passo Nema 17, flange aproximada de 42mm e para Nema 34, flange aproximado em 86mm. Hoje temos disponíveis no mercado motores de passo NEMA 8, 11, 17, 23 e 42. Porem os mais comerciais são Nema 17, 23 e 34. Quanto a codificação, cada fabricante usa códigos próprios, mas com um paquímetro e medindo a flange, o diâmetro do eixo e o comprimento, conseguiremos classifica-los para adquirirmos modelos similares no mercado. Aliás, essa é uma grande vantagem do uso de motores de passo, são facilmente intercambiáveis, fato que não se replica para os servos motores, que em geral só funcionam “par casado”, Motor e drive do mesmo fabricante e da mesma família.

Bom, no parágrafo acima, aprendemos como é fácil classificar o motor de passo quanto a norma NEMA. Agora vamos entender o que define comprimento. Os motores de passo são montados em pares de “stacks” (rotores), veja na figura abaixo a primeira foto para 01 par de slack e a segunda foto para 3 pares de stacks (rotores).

stack de motor de passo
figura 1 – Stack de Motor de Passo
stack 2
Figura 2 – Mostra de um Rotor de Motor de passo com 3 stacks

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Como exemplo do motor de passo nema 23, de 01 stack HT23-394, comprimento de 40mm, seu flange será de 56mm, eixo de ¼” de polegada e torque estático de aproximados 0.9Nm e o motor de passo nema 23 modelos HT23-401, de 02 stacks, comprimento de 76mm, possuirá flange de 56mm eixo ¼” de torque estático de 1.8Nm.

Em geral para o NEMA 23, NEMA 34, existem modelos de motores de passo com 3 comprimentos de acordo com a quantidade de “stacks” interno.

 

 

Como ligar Motor de passo?

 

Os motores de passo Kalatec são fornecidos com 8 fios, fato que proporciona universalidade quanto aos possíveis tipos de ligações elétricas: Ligação Unipolar, Bipolar Serie e Bipolar paralelo.

Em geral a ligação unipolar, tem a vantagem de ser mais fácil de controlar e ter custos mais baixos, no entanto a sua aplicação está sendo substituída cada vez por drives exclusivamente bipolares, que tem seu custo cada vez mais reduzido devido ao fator escala de produção de componentes. A ligação unipolar necessita de motores com 6 fios ou 8 fios. Nesse tipo de ligação, a corrente e tensão a ser utilizada são as nominais do motor de passo.

As ligações bipolares, oferecem mais torque, em geral 30% a mais do obtidos em ligações unipolares e ainda permite a escolha da ligação Bipolar Serie e Paralelo conforme a aplicação. A escolha da ligação Bipolar Serie é indicada quando se necessita Torque Inicial mais alto, e a ligação bipolar em aplicação que necessita Velocidade final mais altas.

 

Cuidados a tomar para o Bom desempenho do Motor de passo.

 

Muito importante após a definição do tipo de ligação: bipolar serie ou paralelo, é o ajuste da corrente no driver de motor de passo conforme o tipo da ligação, toda ligação bipolar em paralelo consome 30% a mais de corrente do que a nominal do motor e essa corrente tem que estar ajustada e disponível para o driver, a falta do ajuste da corrente irá prejudicar a performance do motor de passo. O mesmo ocorre na ligação bipolar em série, sooo que nesse caso, o consumo é 30% mais baixo do que a nominal. E o ajuste da corrente acima da determinada para a ligação, irá servir apenas para gerar calor e prejudicar a performance.

Como vimos, a escolha da ligação do motor de passo e o ajuste correto da corrente, é o principal fator de performance do motor de passo.

O segundo fator a ser considerado para a melhor performance do motor de passo é a escolha adequada da tensão de alimentação do driver de motor de passo. Para os leigos, pode soar estranho, falar que podemos energizar um driver de motor de passo com 80VDC para um motor de passo cuja etiqueta esteja marcada apenas 5VDC, mas isso é possível nos drives bipolares de boa qualidade. Como os motores de passo trabalham com a transição dos polos a partir da elevação da corrente, uma tensão maior irá proporcionar o alcance da corrente necessária para a transição da polaridade em um menor espaço de tempo. Em resumo, quanto maior a tensão BUS do driver bipolar, melhor será a performance do conjunto motor de passo e driver em função da curva Torque contra Velocidade.

 

Como o mercado de MOTOR DE PASSO está sendo revolucionado.

 

Os controladores dos motores de passo, vem evoluindo ao longo do tempo. Os drives atuais, como os modelos STR2 ou STR8, possuem um avançado controle interno de corrente, com um sistema de antirressonância que amortece eletronicamente o motor proporcionando melhor performance e suavidade do motor com uma vasta gama de velocidade. O melhor benefício que o drive de motor de passo STR8 oferece é a sua robustez associada a simplicidade de configuração. Graças aos componentes de qualidade e alta performance utilizado na construção desse drive de motor de passo, o modelo STR8 é considerado o drive mais robusto disponível para o mercado brasileiro. O único que oferta 2 anos de garantia, normalmente essa garantia é quatro vezes maior dos drives concorrentes que oferecem apenas 6 meses de garantia.

 

Como utilizar o Software labview com motores de Passo?

 

Uma outra linha de drives de motores de passo que vem revolucionado, são os drives com comunicação serial RS232 e RS485, toda a linha dos Drives ST10-S permitem comunicação com o labview. Basta ajustarmos nos parâmetros do Software STConfigutator o modo de trabalho para PM2, desse modo o drive fica habilitado para envio e recebimento de comandos SCL via serial. Através dos comandos SCL, pode-se enviar a orientação quanto a velocidade, valor do descolamentos, rampas de acelerações e desacelerações e ainda habilitar funções interna pré-programadas no drive como: Busca de um Sensor de Home, Envio de Sinal ao termino de execução de um movimento entre muitas outras possibilidades.

 

Como utilizar entrada analógica para controle direto de velocidade em motores de passo?

 

O drive de Motor de Passo, modelo ST10-S Plus, oferece além das possibilidades de controle através de sinais externos Pulso e Direção, comandos via serial para movimentação e até mesmo, movimento de posições pré-definidas, oferece o modo velocidade, função que pode ser habilitada através do STConfigurator e permite habilitar a entrada analógica para controle linear da velocidade do motor de passo, escrevendo o fundo da escala , exemplo : 5V = 500 RPM , também na parametrização é possível definir as rampas de acelerações e desacelerações e também habilitar uma entrada digital para sentido de giro e uma saída digital com sinal pulsado que gera 100 pulsos por revolução ( veja essa função escrita como TACH ).Essa aplicação de Motor de passo em modo velocidade é consagrada para maquinas rotuladeiras, etiquetadoras e também maquina ferramenta de eltero-erosao.

 

Motores de passo especiais

Os motores de passo podem ser fabricados com algumas características especiais, como por exemplo com Redutor de velocidade de modo a aumentarmos o torque do motor e mesmo assim ainda permanecendo de forma compacta. Veja o nosso modelo KTC-42HS40-120ADX518, que oferece um Motor Nema 17 com redutor 18:1.

Para facilitar a aplicação, gerar economia e tempo de montagem, alguns modelos de motores de passo podem ser fornecidos com eixo prolongado em forma de fuso (parafuso), assim o produto final passa a ser um atuador linear, a Kalatec comercializa o modelo NEMA  17, código 42HS40-1004 que oferece Motor de passo com Fuso diâmetro 8mm com passo 2mm, curso útil de 280mm.

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Ainda tem dúvidas, quanto a sua aplicação de motores de passo, envie sua dúvida para um dos nossos especialistas: há mais de 28 anos a Kalatec vem se destacando no mercado brasileiro como líder em aplicações de motores de passo e servos motores para  o e-mail  kalatec@kalatec.com.br  ou  entre em contato com a nossa matriz na cidade de campinas  no telefone 19-3045-4900 ou em nossa Filial Sao Paulo no telefone  11-5514-7680.

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