Scegliere il motore giusto
È molto importante comprendere qual è l’utilizzo ottimale di un motore passo-passo per evitare di impiegarlo in modo errato.
Per prima cosa possiamo dire che un motore passo-passo non è adatto per un uso continuativo ad alta velocità.
Nel caso in cui siano richieste velocità di rotazione continuative superiori a 2000rpm (giri/minuto)
è generalmente preferibile orientarsi verso tipologie diverse di motore.
Per contro i motori passo-passo offrono stabilità e coppie elevate a velocità molto basse
e spesso è possibile impiegarli in presa diretta, senza l'ausilio di alcun riduttore meccanico.
Un secondo aspetto da tenere presente è che la coppia erogata dal motore passo-passo non è costante ma decresce all’aumentare della velocità. L’andamento con cui la coppia decresce dipende dalle caratteristiche elettriche del motore e dalla tensione di alimentazione dell’azionamento.
Il grafico sottostante mostra l'andamento tipico della coppia di un motore passo-passo in funzione della velocità di rotazione.
Il grafico evidenza come a bassa velocità la coppia è praticamente costante, mentre man mano che la velocità aumenta la coppia erogabile dal motore passo-passo decresce.
Maggiore è la tensione di alimentazione dell’azionamento e migliore è l’erogazione di coppia del motore a velocità elevata (curva rossa), al contrario alimentando l’azionamento con una tensione inferiore la coppia del motore si esaurirà prematuramente (curva verde).
Si tenga inoltre presente che a parità di tensione di alimentazione dell’azionamento è possibile ottenere
una diversa risposta del motore scegliendo un diverso avvolgimento interno.
Aumentando il numero di spire nello statore la corrente nominale del motore diminuisce e le prestazioni in velocità
si riducono (curva verde). Riducendo il numero di spire il motore necessita di maggiore corrente per erogare
la coppia nominale, ma le prestazioni in velocità migliorano (curva rossa).
Questa è la ragione che spinge molti costruttori a mettere a catalogo lo stesso
motore passo-passo (in termini di dimensioni meccaniche, costo e coppia erogata)
ma con avvolgimenti diversi (riconoscibili dalla diversa corrente di fase nominale).
La ragione per cui non si realizza un solo motore con l’avvolgimento più performante è il costo dell’azionamento,
che aumenta in modo proporzionale alla corrente erogata.
Per selezionare il motore ottimale per l’applicazione è innanzitutto necessario
stabilire quale sia la coppia resistente generata dal carico alle
diverse velocità e condizioni di utilizzo (caso peggiore).
La coppia resistente
deve essere calcolata tenendo conto degli attriti statici e dinamici e dell’inerzia
del sistema vista dal motore durante l’accelerazione e la decelerazione.
Una volta noto l'andamento della coppia resistente alle
diverse velocità è sufficiente selezionare un motore con una curva di coppia superiore
alla curva di coppia resistente del carico.
Per garantire affidabilità all’applicazione è buona norma selezionare un motore passo-passo con una coppia superiore almeno del 30% rispetto alla richiesta del carico.
Come ultima considerazione è importante non superare un rapporto d’inerzia tra carico e motore di 10:1 altrimenti possono verificarsi fenomeni di instabilità dovuti all’impossibilità, da parte del motore passo-passo, di gestire il carico.
