2.2.5. Operación a alta velocidad
En muchas aplicaciones el sistema ha de responder con rapidez, por lo que el motor se tiene que hacer trabajar a alta velocidad, pero los motores paso a paso pierden par conforme se aumenta la razón de pasos.
Por ejemplo, supongamos un motor con una característica par/velocidad mostrada en la figura 3.19 que tiene que moverse a una distancia de 1000 pasos. Si el par de carga es de 0.5Nm, la respuesta es de 500 pasos por segundo y la carga es posicionada en aproximadamente 1000/500 = 2 segundos. Por otro lado para cargas con un par de 1Nm la máxima velocidad se encuentra limitada a 200 pasos por segundo y el tiempo de posicionamiento será ahora de 1000/200 = 5 segundos.
Figura 3.19. Curva de máxima velocidad de operación para diferente par de carga.
A una razón de pasos elevada las fases son excitadas en un intervalo de tiempo pequeño, y el tiempo de la pendiente de subida de la corriente por la fase representa una porción significante del intervalo de excitación. Cuando el motor trabaja a alta velocidad la corriente por cada fase nunca llega al valor nominal ya que el intervalo de excitación finaliza y la fase es desactivada antes que la corriente llegue al valor máximo. En este momento la corriente por la fase decae y continua fluyendo a través de los diodos de inversa. En consecuencia el intervalo de excitación es superior al marcado por el control, alargándose mas allá del tiempo de bloqueo. Como resultado el par de trabajo decae con el incremento de la frecuencia.
Figura 3.20. Forma de onda típica de la corriente por una fase para un motor con secuencia de excitación de una fase activa. (a) baja velocidad. (b) velocidad media. (c) alta velocidad.
El cálculo del par de trabajo (pull out) a altas velocidades es complicado por las variaciones en la corriente durante el tiempo de excitación de cada fase, en estas condiciones no tenemos una relación directa entre el par estático y el par dinámico del motor. La forma de onda típica de la corriente para una excitación unipolar de un motor de reluctancia variable de tres fases con una secuencia de excitación de una fase activa se muestra en la figura 3.20. Operando a baja velocidad (figura 3.20.a) la corriente es aproximadamente rectangular, y se puede obtener una relación directa entre el par estático y el dinámico (mirar el apartado 3.2.2). Para relaciones de paso en las que la fase es excitada con un tiempo similar a la constante de tiempo del bobinado, la forma de onda (figura 3.20.b) Está considerablemente distorsionada con una pendiente de subida y bajada de forma exponencial.
Operando a muy alta frecuencia de pasos, la tensión inducida en los bobinados de cada fase por el movimiento del rotor es muy considerable. Los efectos de esta tensión se pueden ver en las formas de onda de la figura 5.2 ( c ), en esta la forma de onda no se puede definir en términos de una simple exponencial. Para un análisis completo de las características dinámicas de par/velocidad (pull out) se tienen que incluir los efectos del voltaje inducido en el bobinado por el movimiento del rotor.
