Características do motor passo a passo e sua utilização como unidade na unidade de máquinas

Histórico

O ano era 1964 e o mês janeiro; nessa data o IEEE Transactions on Automatic Control publicava artigo que apresentava o motor de passo (step motor), o próximo avanço em Sistemas de Controle (do título original: “The Step Motor – The Next Advance in Control Systems”), com texto escrito originalmente em 1963 por Richard Bruce Kieburtz.

Na verdade, esse texto não é o primeiro, pois naquela época o mundo estava numa corrida espacial e, especialmente, o Estados Unidos da America (do Norte) procurava soluções de acionamento e posicionamento para suas naves espaciais, seus satélites e todos os aparatos correlatos, no quesito de novos requisitos de fabricação e da engenharia mecânica com ênfase na automação e controle.

Nesse texto, o Sr. Kieburtz (que naquela época estava associado a companhia Boeing) cita os primeiros motores de passo, que são usados na marinha inglesa, no inicio da década de 1930 tendo sido aplicado num sistema de posicionamento remoto, implementado com um motor de passo bidirecional bipolar para movimentar as torres de canhões, que mais tarde seria amplamente empregado nos navios norte-americanos utilizados na segunda guerra mundial. Os mesmos dispositivos seriam adaptados no sistema de direcionamento de torpedos, utilizando um sistema de solenóides rotacionais [Kieburtz].

Com essa introdução o próprio autor [Kieburtz] levanta a questão: “Com um histórico desses, alguém deve perguntar-se o porque que servo-sistemas de controle de malha fechada (realimentados) foram desenvolvidos, afinal ?” E logo justifica: “Mas, naquela época os servo-sistemas possuíam vantagens visíveis sobre os motores de passo, tais como o tamanho, velocidade, precisão e resolução. Afinal, os dispositivos de medição e a lógica de controle digital ainda não estava disponível. Assim, a predominância dos sistemas servo assistidos através da eletrônica analógica é conhecido entre o período de 1944 a 1957.

A partir desse ano, modestamente, o desempenho do motor de passo avança e, é feito o relato de seu uso como atuador no acionamento de máquinas, p.ex em fresadoras da empresa Fanuc.

Material Teórico

Porém, o autor [Kieburtz] já fazia uma ressalva em 1967, na qual, na sua opinião: “o motor elétrico com o maior potencial de crescimento e mais aplicação é o motor síncrono de indução”. Aliás, atualmente, o mercado de motores elétricos reflete o comentário escrito pelo autor, no artigo, nas áreas de automação e robótica, p.ex..

Aspectos Básicos

Motores de passo podem ser considerados como uma variação (um caso particular) de um motor síncrono, mais especificamente se falarmos da operação do motor de passo de relutância variável. A figura 01 a seguir apresenta um esboço de um motor desse tipo com vista em corte. Podemos estudar o seu movimento a partir da figura. O núcleo do estator (onde os enrolamentos encontram-se) possui 6 pólos salientes (ou dentes) enquanto o rotor (do eixo) do motor possui 4 pólos. Tanto os pólos do estator, como os do rotor são construídos de aço com características de material ferromagnético. Observe que três conjuntos de enrolamentos estão dispostos no estator, ao longo de sua circunferência. Cada conjunto possui dois enrolamentos que são conectados entre si em série. A este conjunto de enrolamentos chamamos de fase. Consequentemente, verificamos que essa máquina elétrica da figura é um motor de três fases.

Ao fornecermos corrente nos enrolamentos a partir de uma fonte de alimentação CC, através do acionamento das chaves 1, 2 e 3. Quando a chave 1 permite que a corrente passe a fluir através da Fase A, ou como dizemos: a Fase 1 está excitada (energizada). O fluxo magnético ocorre no entre-ferro devido