¿Qué es un Servomotor de CA?
Un servomotor de CA es un actuador que convierte una señal de comando eléctrica procedente de un controlador de nivel superior, por ejemplo, en un movimiento físico.
Un ejemplo sería el movimiento de un brazo robótico a una posición especificada. El servo en servomotor tiene la connotación de moverse fielmente y según lo ordenado, y los servomotores de CA pueden lograr una posición rotacional, velocidad rotacional y fuerza rotacional precisas mediante control eléctrico.
Los motores incluyen motores de CC, motores de CA y motores de impulsos, pero los servomotores de CA se clasifican como motores de CA, y la mayoría de los motores para control de posición y velocidad utilizados actualmente, especialmente en el campo de la automatización de fábricas (FA), son servomotores de CA.
Usos de los Servomotores de CA
Los servomotores de CA se utilizan en sistemas de automatización cuando se requiere trabajo físico y tienen muchas aplicaciones en la fabricación de productos industriales, especialmente cuando se requiere alta precisión.
Por ejemplo, los robots industriales que operan en plantas de fabricación de automóviles utilizan servomotores de CA para mover los brazos del robot y realizar tareas como soldadura y pintura. Otras aplicaciones son los equipos de fabricación de semiconductores y cristales líquidos, el montaje de componentes electrónicos y la producción de LED, donde contribuyen a una alta productividad y un posicionamiento de alta precisión. En situaciones familiares, también se utilizan en las puertas de los andenes de las estaciones de ferrocarril y en las piezas móviles de equipos médicos.
Principio de los Servomotores de CA
El rotor (rotor), que es la parte giratoria del motor, tiene imanes permanentes unidos a él, y un detector (codificador) está conectado al eje, el eje central del rotor, para detectar el ángulo y la velocidad de rotación.
El rotor está rodeado por una bobina de alambre esmaltado enrollada alrededor de un estator (estator), que es un núcleo de hierro formado por placas de acero electromagnéticas laminadas. En función de estas señales, el servoamplificador suministra energía al motor y lo hace funcionar.
La precisión del servomotor de CA se consigue mediante un detector instalado en el propio motor, que detecta el número de revoluciones y el ángulo de giro y envía señales de realimentación al servoamplificador.
El servoamplificador contribuye al funcionamiento preciso del motor comparando las señales del controlador con las señales de realimentación. La Fig. 2 muestra un ejemplo de configuración de control de un servomotor de CA.
Otra Información sobre Servomotores de CA
1. Uso de Servomotores de CA y Motores Paso a Paso
Existen varios tipos de motores y deben utilizarse de formas distintas según la aplicación y las condiciones. Los servomotores de CA y los motores paso a paso son dos de los motores más utilizados en aplicaciones industriales. Ambos motores son capaces de realizar un control de posicionamiento de alta precisión, pero cada uno tiene sus propias características en cuanto a estructura y principio de funcionamiento.
Motores Paso a Paso
Los motores paso a paso, también conocidos como motores de impulsos, son motores que se mueven por ángulos escalonados en respuesta a señales de impulsos, y el número de impulsos determina el ángulo de rotación, lo que permite un posicionamiento preciso. La velocidad de rotación es proporcional a la velocidad de la señal de impulso.
Al ser compactos y generar un par elevado, tienen una aceleración y una capacidad de respuesta excelentes y son adecuados para aplicaciones que requieren la repetición frecuente de operaciones de arranque y parada, pero presentan los siguientes inconvenientes.
- El ángulo de paso mínimo es de unos 0,72° en ángulo de rotación (1/5.000 a 1 revolución).
- El control es de bucle abierto, y si se produce un salto, el motor no volverá a su posición original.
Servomotor de CA
Los servomotores de CA están equipados con un codificador que detecta la velocidad de rotación y la posición, y la transmite al control de rotación del motor, lo que permite un posicionamiento preciso. Dependiendo del rendimiento del codificador, muchos modelos tienen una resolución rotacional de 1/5.000 rpm a 1 rpm o mejor.
Los servomotores tienen características de par estables desde rangos de velocidad bajos a altos, lo que los hace adecuados para aplicaciones en las que se requiere un movimiento de alta velocidad a distancias relativamente largas.
2. Frenos para Servomotores de CA
Para garantizar la seguridad de los equipos industriales, como los accionamientos que utilizan motores de CA, algunos ejemplos disponen de frenos para detener el motor en caso de emergencia cuando se interrumpe el suministro eléctrico o se produce un fallo. Existen dos tipos principales de freno
Frenos de Frenado
Uno se denomina freno de frenado, que genera la fuerza de frenado consumiendo grandes cargas de energía inercial como calor en una resistencia o como energía regenerativa, que se devuelve a la fuente de alimentación como energía eléctrica a través de un servoamplificador. El método que consume calor se denomina freno dinámico y el que reutiliza la energía como energía eléctrica se denomina freno regenerativo, pero ambos sólo sirven para decelerar y no tienen función de retención.
Frenos Mecánicos
El otro tipo de freno es el freno mecánico, que es un dispositivo de subida y bajada accionado verticalmente que se utiliza para evitar una caída en caso de corte del suministro eléctrico. Para evitar que una máquina se caiga, es necesario mantenerla parada durante un largo periodo de tiempo, y para ello se utiliza un freno de retención o un freno electromagnético. La imagen anterior muestra un ejemplo de utilización de un servomotor de CA con freno electromagnético en el eje Y de una máquina herramienta, como un centro de mecanizado horizontal.
Con un freno electromagnético accionado sin corriente, el freno se aplica cuando se corta la corriente y mantiene la máquina parada.