Diferencia entre motor sin escobillas y motor paso a paso

Creo que entiendo los principios operativos de un motor sin escobillas y un motor paso a paso, pero estoy un poco confundido acerca de la diferencia. ¿Es un motor DC sin escobillas un motor paso a paso muy básico? Con los controles adecuados, ¿podría un motor de CC sin escobillas funcionar como un motor paso a paso? Si no, ¿en qué se diferencian?

Para un novato en electrónica, ¿alguien puede resaltar las similitudes y diferencias entre los motores paso a paso y los motores sin escobillas de CC?

motor stepper-motor brushless-dc-motor

— mrsoltys
fuente

No es una respuesta a la pregunta, pero este enlace indica que los motores síncronos de CA Hurst son "idénticos en construcción a los motores paso a paso HURST®".

— Tut

Los dos son básicamente los mismos, fundamentalmente. Sin embargo, difieren en la aplicación prevista. Un motor paso a paso está destinado a ser operado, bueno, en pasos. Un motor BLDC está diseñado para funcionar para proporcionar un movimiento suave.

Dado que los motores paso a paso se utilizan para el control de movimiento, es deseable la repetibilidad de los pasos. Es decir, si comienza en un paso, luego en otro, luego vuelve al primero, idealmente debería volver exactamente a donde estaba anteriormente. Varias cosas pueden estropear esto; inclinación en los rodamientos, fricción, etc. Los motores BLDC están optimizados para un par suave entre los pasos, no para la repetibilidad.

Los motores paso a paso están diseñados para maximizar el par de retención , la capacidad del paso a paso para mantener la carga mecánica en uno de los pasos. Esto se logra manteniendo alta la corriente del devanado aunque el rotor esté alineado con el estator. Esto desperdicia mucha energía, ya que no genera torque a menos que la carga intente salir de su posición, pero evita la necesidad de cualquier mecanismo de retroalimentación.

Por otro lado, los BLDC generalmente funcionan con el rotor rezagado del estator, de modo que la corriente aplicada siempre genera el par máximo, que es lo que haría un motor cepillado. Si se desea menos torque, entonces la corriente disminuye. Esto es más eficiente, pero uno debe detectar la posición de la carga para saber cuánto torque aplicar. En consecuencia, los motores paso a paso son generalmente más grandes para acomodar el calor adicional de operar el motor a la corriente máxima todo el tiempo.

Además, para la mayoría de las aplicaciones, las personas esperan que un paso a paso sea capaz de dar pequeños pasos para un control de movimiento preciso. Esto significa una gran cantidad de polos magnéticos. Un motor paso a paso generalmente tiene cientos de pasos por revolución. Un BLDC generalmente tendrá muchos menos. Por ejemplo, recientemente estaba jugando con un BLDC desde un disco duro, y tiene cuatro "pasos" por revolución.

Los motores paso a paso generalmente están diseñados para un par de retención máximo primero y una velocidad segunda. Esto generalmente significa devanados de muchas vueltas, lo que crea un campo magnético más fuerte y, por lo tanto, más torque, por unidad de corriente. Sin embargo, esto se produce a expensas del aumento de EMF de retorno, lo que reduce la velocidad por unidad de voltaje.

Además, los motores paso a paso generalmente están controlados por dos fases separadas 90 grados, mientras que los BLDC suelen tener tres fases, 120 grados (aunque hay excepciones en ambos casos):

motor paso a paso

BLDC

A pesar de estas diferencias, un paso a paso puede funcionar como un BLDC, o un BLDC como un paso a paso. Sin embargo, dadas las intenciones de diseño en conflicto, es probable que el resultado sea menos que óptimo.

— Phil Frost
fuente

La mayoría de los controladores BLDC que he visto no han sido diseñados para el mismo tipo de precisión posicional que los motores paso a paso, pero ¿hay alguna razón por la cual los motores BLDC no deberían ofrecer el control con la precisión que ofrece el sensor de rotación? Si quiero rotar algo exactamente 12.25 vueltas lo más rápido posible, creo que un motor BLDC debería ser capaz de hacer el trabajo mejor que un paso a paso, ya que un paso a paso necesita ser conducido con un perfil de aceleración pesimista, pero un motor BLDC lo haría No tienen tal restricción.

— supercat

@supercat No hay razón particular. Pero con el BLDC y un sensor de rotación, lo que tiene es un servo, y necesita algún tipo de circuito de retroalimentación para controlarlo. Lo mismo se puede lograr con un motor cepillado. Los steppers generalmente no tienen sensores de rotación y se accionan sin ningún tipo de circuito de retroalimentación (excepto los interruptores de límite para encontrar el final del rango de movimiento), por lo que dependen de no faltar ningún paso para la precisión de la posición. Eso simplifica al conductor, pero también pone límites a la velocidad y al par.

— Phil Frost

Se lograría un movimiento más suave con un servocontrolador inteligente, pero si se quiere mover un motor BLDC en 12.25 vueltas y no se preocupa particularmente por la suavidad, ¿habría algún problema particular con simplemente hacer funcionar el motor hacia adelante hasta que llegue a un punto? justo antes del destino, luego configurándolo para la fase de destino y ejecutándolo hacia atrás si se sobrepasa demasiado? Los motores paso a paso son terriblemente ineficientes, pero parece que agregar un codificador rotativo y un freno podría mejorar enormemente la eficiencia.

— supercat

@ Supercat Creo que todavía cuenta como un servo. No hay ningún problema en particular, pero si el servocontrolador es "simple", entonces probablemente no será tan preciso o repetible, o tendrá tanto par de retención como un paso a paso de igual costo, e incluso un servo "simple" El controlador es más complejo que un paso a paso que no requiere ningún controlador. Supongo que para un dispositivo alimentado por batería, la ineficiencia de un paso a paso sería un gran problema, pero para cualquier cosa conectada a la pared, la energía eléctrica es barata y abundante.

— Phil Frost

Si se requiere mantener el par, será necesario usar un paso a paso o un freno. Sin embargo, la eficiencia no solo es importante por razones de uso de energía; Un motor más eficiente puede ser más pequeño y más liviano que uno que necesita poder disipar más potencia en forma de calor de la que se necesitará para producir mecánicamente. Creo que una combinación de un BLDC (o paso a paso de servicio intermitente) más un codificador rotativo más un freno podría en muchos casos ser más pequeño, más ligero y más barato que un motor paso a paso con la misma velocidad máxima y par motor utilizable.

— supercat

Un motor paso a paso es una forma de motor DC sin escobillas, pero con una disposición física específica de bobinas y estator para lograr un número fijo de paradas o retenes que subdividen el círculo completo de rotación.

El número de polos de un motor paso a paso determina el tamaño del paso o el número de subdivisiones, o "pasos completos", si lo desea.

Sin embargo, con un juego de pies elegante en la activación de las bobinas del motor paso a paso, los motores paso a paso modernos con controladores adecuados a menudo pueden proporcionar rotación en pasos parciales, conocidos como micropaso.

TL; DR: los motores paso a paso son (típicamente) un subconjunto de la familia de motores sin escobillas.

Los motores de reluctancia conmutada son otra forma de motor paso a paso, algo diferente del paso a paso BLDC estándar.

— Anindo Ghosh
fuente