Los motores paso a paso unipolares y bipolares son las dos variedades que se ven con más frecuencia en las máquinas herramienta. Si bien estos dos motores comparten el mismo principio de funcionamiento básico, difieren enormemente en su configuración de bobinado, salida de par y complejidad de control.

¿Qué es un motor paso a paso?

Es fundamental comprender los motores paso a paso antes de profundizar en las distinciones entre motores paso a paso unipolares y bipolares. Un dispositivo electromecánico que traduce con precisión los pulsos eléctricos en movimientos mecánicos se denomina motor paso a paso. Los pasos se utilizan para controlar la rotación del motor, y cada pulso que recibe el motor especifica un determinado movimiento. Esto hace que los motores paso a paso sean adecuados para aplicaciones en las que la precisión es esencial, como impresoras 3D, máquinas CNC y robótica.

Motores paso a paso unipolares

Las tomas centrales de los devanados de un motor paso a paso unipolar permiten que la corriente pase a través de cualquiera de las mitades del devanado en una sola dirección. Esto significa que, en un momento dado, solo se utiliza la mitad del devanado para crear un campo magnético, lo que simplifica el circuito de control porque no es necesario invertir la corriente. Los motores paso a paso unipolares son conocidos por sus circuitos de control simples y su reducida complejidad en términos de control.

Características principales de los motores unipolares:

  • Configuración del bobinado: cada fase del bobinado tiene una toma central, que divide efectivamente el bobinado en dos mitades.
  • Flujo de corriente: la corriente solo fluye en una dirección a la vez, ya sea a través de una mitad del bobinado o de la otra.
  • Par motor: par motor reducido en comparación con los motores paso a paso bipolares, ya que solo se alimenta la mitad del bobinado en un momento dado.
  • Circuito de control: más simple y rentable, ya que el circuito del controlador no necesita invertir el flujo de corriente.
  • Aplicaciones: ideal para aplicaciones de bajo costo donde la simplicidad del circuito de control es más importante que el par motor, como robótica pequeña y dispositivos de consumo de bajo consumo.

Motores paso a paso bipolares

Por el contrario, los motores paso a paso bipolares no tienen bobinados con toma central. En cambio, la corriente fluye a través de todo el bobinado, pero la dirección de la corriente debe invertirse para crear el campo magnético necesario para hacer girar el motor. Esto requiere un circuito de control más complejo que incluye un puente en H para cambiar la dirección de la corriente en cada bobinado. Sin embargo, los motores paso a paso bipolares son más eficientes al utilizar todo el bobinado, lo que genera un par mayor en comparación con los motores unipolares. Características clave de los motores bipolares:

  • Configuración del devanado: no hay tomas centrales en los devanados y se utiliza todo el devanado durante el funcionamiento.
  • Flujo de corriente: la corriente debe invertir su dirección en el devanado, lo que requiere un circuito de control de puente en H.
  • Par motor: los motores paso a paso bipolares ofrecen un par motor más alto en comparación con los motores unipolares porque se utiliza todo el devanado.
  • Circuito de control: más complejo y costoso debido a la necesidad de un puente en H para invertir la corriente.
  • Aplicaciones: común en aplicaciones industriales y de precisión, como máquinas CNC, sistemas de automatización y robótica, donde el par motor y el rendimiento elevados son fundamentales.
Característica Motor paso a paso unipolar Motor paso a paso bipolar
Configuración de bobinado Bobinado con toma central Bobinado completo sin tomas centrales
Flujo de corriente La corriente fluye en una dirección por fase. La corriente debe invertirse mediante un puente H.
Esfuerzo de torsión Par motor más bajo gracias al uso de medio devanado Par mayor ya que se utiliza el bobinado completo
Complejidad del circuito de control Sencillo y rentable Complejo debido al requisito del puente H
Circuito del controlador Más fácil de diseñar y menos costoso Requiere más componentes y cuesta más
Aplicaciones Robótica de pequeño tamaño, aplicaciones de bajo consumo Automatización industrial, dispositivos de precisión
Generación de calor Más bajo, ya que solo se utiliza la mitad del bobinado. Más alto, ya que todo el devanado está energizado

Potencia y eficacia

Una diferencia clave entre los motores paso a paso unipolares y bipolares radica en la generación de par. Los motores paso a paso bipolares suelen ser más eficientes en el uso de sus bobinados, ya que el bobinado completo está activado en todo momento, lo que da como resultado una mayor salida de par. Por el contrario, los motores unipolares solo utilizan la mitad de sus bobinados en un momento dado, lo que reduce el par disponible.

Característica Motor paso a paso unipolar Motor paso a paso bipolar
Par (relativo) Bajo a medio Medio a alto
Eficiencia Más bajo, debido al uso de medio bobinado Más alto, debido a la utilización completa del bobinado
Consumo de energía Más bajo Más alto
Disipación de calor Moderado Más alto

Complejidad del circuito de control

Otra diferencia fundamental es la complejidad del circuito de control. Los motores unipolares tienen un diseño mucho más simple, ya que no requieren que se invierta la corriente. Esto hace que los motores unipolares sean más fáciles de controlar, ya que normalmente no necesitan un circuito de puente H. Por el contrario, los motores bipolares requieren el uso de un puente H para invertir la dirección de la corriente, lo que agrega complejidad al sistema de control.

Característica Motor paso a paso unipolar Motor paso a paso bipolar
Circuito de control Sencillo y rentable Complejo, requiere puente H
Costo del conductor Bajo Más alto
Flexibilidad de control Más bajo Más alto

Aplicaciones de los motores paso a paso unipolares y bipolares

La elección de un motor paso a paso unipolar o bipolar depende principalmente de la aplicación específica. Si trabaja con dispositivos de bajo consumo en los que el coste y la simplicidad son factores clave, los motores paso a paso unipolares son probablemente la mejor opción. Estos motores se utilizan a menudo en:

  • Impresoras 3D de bajo coste
  • Robótica de pequeño tamaño
  • Electrónica de consumo
  • Sistemas de automatización sencillos

Por otro lado, si su aplicación requiere un par elevado y un control preciso, los motores paso a paso bipolares son la mejor opción. Estos motores se destacan en aplicaciones como:

  • Máquinas CNC
  • Robótica industrial
  • Dispositivos médicos
  • Sistemas aeroespaciales y de defensa

Conclusión

Comprender las diferencias entre estos dos motores es fundamental para elegir el adecuado para su aplicación específica. Si desea obtener más información sobre los motores paso a paso bipolares o unipolares, puede contactarnos directamente.