SERVOMOTOR Princípios básicos de Funcionamento

SERVOMOTOR Princípios básicos de Funcionamento

SERVOMOTOR: PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Victor de Mendonça¹

RESUMO: Um servomotor é muito empregado como recurso na otimização de máquinas e equipamentos. A constante busca por melhoria trouxe a necessidade de controle de processo, esse foi possível através de atuadores com realimentação e como monitoramento de posição, velocidade e torque. Tal controle depende de uma série de requisitos como a dependência de um servoconversor dedicado a cada servomotor. Uma das principais vantagens do servomotor é a possibilidade de possível controlar o torque no eixo, de forma constante e em larga faixa de rotação. Os servomotores podem ser classificamos como AC Síncrono, o qual depende da realimentação a partir de um resolver, o AC Assíncrono que se assemelha a um motor trifásico gaiola de esquilo convencional, dependendo da realimentação obtida por um encoder e o Servomotor DC, esse bastante semelhante a um motor DC comum.

Palavras- chave: Servomotor, AC Síncrono, resolver, AC Assíncrono, Servomotor DC

INTRODUÇÃO

Osservomotores possuem uma grande aplicabilidade e funcionalidade, que se estendem desde o setor da robótica de pequeno porte até as indústrias e seus dispositivos automáticos. As características a serem analisadas no artigo decorrente são quanto o funcionamento dos principais tipos de servomotores, o servomotor AC Síncrono, o AC Assíncrono e DC . Cada qual com suas aplicações e particularidades que devem ser muito bem analisadas para uma aplicação funcional.

1 SERVOMOTOR

O estudo do emprego de servomotores vem desde a Segunda Guerra Mundial, quando buscavam evolução em tudo que era feito. Nesse processo de melhoria estava diretamente relacionado o aumento de demanda Industrial, e conseqüente a melhoria das máquinas até então utilizadas. A melhor forma encontrada foi fazer o Retrofitting das mesmas utilizando servomotores, os quais são muito utilizados nesse sentido de melhoria, devido a sua dinâmica, controle e precisão.

O Servomotor é um dispositivo eletromecânico possui uma parte fixa (estator) e outra móvel (rotor), como muitas outras máquinas síncronas. O estator possui bastante semelhança ao de uma máquina elétrica convencional, porém com restrições quanto à alimentação, como será verificado posteriormente. O rotor é composto por imãs permanentes, os quais são posicionados alinhadamente sobre o rotor e com o controlador, ou gerador de sinais, chamado de resolver. É possível verificar a estrutura de um servomotor na figura 1 logo abaixo.

Figura 1 – Principais partes de um Servomotor. Carcaça do Motor (1), Bobinagem do estator (2), Chapas do Estator (3), Rotor com imãs (4), Resolver (5) e Freio (6).

Fonte: OTTOBONI, pág 8

Utilizando a tecnologia de imãs permanentes, os servomotores podem proporcionar precisão e controle de velocidade e posição, sem contar na grande vantagem de ser possível controlar o torque no eixo, de forma constante e em larga faixa de rotação.

Porém para ser possível esse controle de velocidade, posição e torque é necessário o emprego do servoconversor, os quais são desenvolvidos especificamente para otimização dos servomotores. Estes têm a função de controlar o fluxo eletromagnético e fornecê-lo para o Servomotor, pois os fluxos oriundos da rede não apresentam uma conformidade adequada para o acionamento dos servos. Explicando também o bobinamento de estator diferenciado. Outro ponto importante a ser observado é que cada servomotor possui o seu próprio servoconversor.

Outro tipo de servomotor é o assíncrono, que traz a robustez dos motores trifásicos “gaiola de esquilo” e a controlabilidade dos servomotores síncronos, necessitando de um sinal de realimentação. Porém estes obrigam a utilização de ventilação forçada para seu estator, efeito do seu alto desempenho.

Praticamente falando, os servomotores assíncronos são quase idênticos aos motores convencionais na sua forma de construção, diferenciando apenas por uma ponta adicional no eixo do rotor, especificamente para acoplamento em sistemas de controle de posição e velocidade, podendo esse ser um transdutor de posição angular, o encoder, imagem do motor AC Assíncrono na figura 2.

Figura 2 – Servomotor AC Assíncrono

Fonte: Autor desconhecido

Outra topologia possível para aplicação de servomotores são os de corrente contínua (DC). Estes outrora foram os mais facilmente encontrados para utilização porém com o tempo os de corrente alternada os substituíram, como afirma Euler (1995, p. 2). O funcionamento de servomotor DC é bastante semelhante ao motor DC comum, porém possui um controlador para realimentação. Onde o funcionamento está de acordo com Euler (1995, p. 4)

A armadura é equipada com fios de cobre uniformemente colocados num núcleo de ferro laminado cilíndrico. A corrente de armadura é recebida pelos comutadores através de duas escovas. As escovas são montadas na carcaça de maneira a deslizar pela superfície do comutador quando a armadura girar mantendo o contato elétrico.

2 RESOLVER

O resolver, figura 3, é um transformador de alta freqüência geralmente de 5KHz a 10KHz, sendo que o primário está no rotor, e dois secundários no estator. Ele funciona como um gerador, onde seu rotor é acoplado ao eixo do servomotor e faz com que a interação do campo eletromagnético atue sobre o bobinamento do estator. “As amplitudes e fases das tensões induzidas nos secundários são funções da posição do rotor” diz Corrêa (2009). Os secundários estão defasados 90º entre si, para geração de sinais senoidais, estes serão condicionados e transformados em funções de realimentação do sistema através de circuitos eletrônicos dispostos no servoconversor.

Figura 3 – Resolver

Fonte: Autor desconhecido

A posição inicial (alinhamento) do resolver é feita na fábrica, na montagem do servomotor e só pode ser alterada se o ajuste for refeito precisamente, numa posterior remontagem. Mas caso seja desmontado e não remontado adequadamente haverá uma eventual perda em seu sincronismo.

CONCLUSÃO

A importância da aplicação dos servomotores está explícita em nosso dia-a-dia, nas indústrias e na necessidade de controle. Sendo amplamente aplicados em quase todos os segmentos industriais, os servomotores precisam ser bem especificados e compreendidos.

O estudo dos servomotores àqueles que pretendem projetar sistemas automatizados, um bom recurso quando a necessidade for controle de torque, posição e/ou velocidade.

Compreendendo o funcionamento desses motores é possível também entender fenômenos eletromagnéticos e a geração de movimentos mecânicos. E compreender também as plantas indústrias com seus respectivos sistemas de malha fechada, com realimentação.

REFERÊNCIAS BIBLIOGÁFICAS

  1. DEL TORO, Vincent. Fundamentos de Máquinas Elétricas. Rio de Janeiro: LTC, 1999.

2 . OTTOBONI, Augusto. Servo - acionamentos. Mecatrônica Atual, São Paulo, v. 1, n. 6, p. 7- 14, outubro 2002.

3. CORRÊA, Marco Aurélio.Servoacionamentos e servomotores. Disponível em: < http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/494> Acesso em: 30. Set. 2009.

¹ Victor de Mendonça. Engenharia de Controle e Automação – IST Joinville. SC

victoraut@gmail.com

Comentários