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Marzo 2023

Conocido por varios nombres (phasing, commutation finding, wake & shake, etc.) el fasado es un concepto primordial en el control de servomotores. Pero en la práctica pasa desapercibida, debido a que los fabricantes lo incluyen como un parámetro más en la base de datos de sus servomotores.

Como veremos más adelante, durante la fabricación de los servomotores se ajusta el resolver mecánicamente, para mantener un desfase constante respecto al motor. Y así evitar un ajuste posterior por parte del usuario.

Pero si queremos conectar motores de otro fabricante a nuestro driver, o si queremos configurar un motor lineal (donde este ajuste mecánico no es posible), este artículo sentará las bases para conocer que es el fasado. Así como los métodos utilizados para su cálculo desde un punto de vista práctico, sin entrar en complejas fórmulas. Solo lo que un ingeniero de campo requiere para poner en marcha un servomotor de forma rápida y efectiva.

Antes de entrar de lleno en este concepto vamos a repasar primero como funciona un servomotor de imanes permanentes.
Para generar el movimiento en un motor trifásico hay que energizar los devanados de este de forma secuencial, produciendo un campo magnético variable que podemos controlar.

El devanado, o fase, que recibe la mayor intensidad de corriente, tenderá a alinearse con el imán correspondiente. Al conmutar la corriente a la siguiente fase, esta última empujará para alinearse con el mismo imán, produciendo un movimiento.

Antes de entrar de lleno en este concepto vamos a repasar primero como funciona un servomotor de imanes permanentes.
Para generar el movimiento en un motor trifásico hay que energizar los devanados de este de forma secuencial, produciendo un campo magnético variable que podemos controlar.

El devanado, o fase, que recibe la mayor intensidad de corriente, tenderá a alinearse con el imán correspondiente. Al conmutar la corriente a la siguiente fase, esta última empujará para alinearse con el mismo imán, produciendo un movimiento.

En los servomotores rotativos convencionales el ajuste se realiza en fábrica, durante el montaje del encoder. Por ejemplo, en los motores con resolver se alinea uno de los canales de este siempre con la misma fase del motor, dando lugar a un valor conocido.
Este valor se introduce en la base de datos junto al resto de datos del motor, haciendo que el usuario solo tenga que seleccionar el motor de una lista dentro de la parametrización del driver.

Este hecho consigue facilitar la puesta en marcha, cuando el motor y el driver corresponden al mismo fabricante. Aunque en la práctica la mayoría de fabricantes de servo controladores incorporan funciones detectar el ángulo de fasado al conectar motores de terceros que, al conocerlas, no suponen una dificultad mayor para los técnicos.

Aunque esto sirve para una gran parte de aplicaciones, cada vez más nos encontramos en situaciones donde se requiere conectar un driver con un servomotor de otro fabricante, sobre todo si nos fijamos en aplicaciones con motor lineal, donde el ajuste de fábrica no es posible.

Uno de los métodos más efectivos para detectar las fases del motor es a través de un sensor de efecto hall. Un conjunto de 3 sensores digitales, posicionados a la misma distancia que hay entre las 3 fases del motor, proporciona información de la posición de cada fase respecto a los imanes.

En el caso de usar sensores analógicos, solo son necesarios 2 sensores, separados a la misma distancia que el espacio entre imanes. La intensidad del campo magnético que indican estos sensores dan la información sobre la posición de los imanes respecto a las fases del motor.

Aunque este método requiere la instalación de un hardware adicional (el propio sensor hall), solo requiere una detección de ángulo inicial por parte del driver para calcular el ángulo. Este valor se guarda en la memoria del driver evitando recalcularlo a posteriori.

Además, si la aplicación es repetitiva, el mismo montaje conservará el valor del ángulo; evitando la acción de detección durante la puesta en marcha de las futuras máquinas. Y facilitando la reparación y remplazo de componentes, ya que no requerirá ninguna acción adicional por parte del técnico.

Los drivers incorporan funciones para detectar el ángulo de conmutación a partir de un pequeño movimiento del motor.
Por ejemplo, energizando consecutivamente una fase y después otra, y asociando estos valores a la posición relativa leída a través del encoder, se puede determinar la posición de las fases y la dirección de movimiento.

Estos métodos no requieren hardware adicional, pero en el caso de los encoders incrementales hay que repetir esta secuencia cada vez que se enciende el driver. En muchas aplicaciones, un pequeño movimiento de pocos milímetros no supone un problema. Pero en otras, sobre todo con grandes cargas o con ejes sincronizados, puede resultar imposible de realizar la acción correctamente.

De aquí viene otra de las ventajas de los encoders absolutos, ya que en este caso la acción de detección del fasado solo se ejecutará una vez, y después quedará relacionada con la posición absoluta del eje lineal. Esto evitará repetir la detección cada vez que encendemos el driver. Eso sí, en caso de avería, si se substituye el encoder, el técnico deberá realizar la detección de nuevo o el motor no funcionará de forma óptima.

Un ángulo de conmutación incorrecto tiene distintos efectos sobre el servomotor. El más aparente se produce cuando el error es muy alto (Más de 120º), ya que esto impedirá que se mueva, o que se mueva en la dirección opuesta. Es un caso que se da comúnmente cuando se invierten dos fases del motor en la conexión con el driver.

Si el error es más pequeño, el motor se moverá, pero observaremos un consume de corriente más elevado. Esto se traducirá en un sobrecalentamiento del motor.

Si el cálculo dinámico de la aplicación no se ha realizado, o se ha hecho de forma aproximada, puede dar la sensación que se requiere un motor más potente cuando en realidad es un problema de parametrización.

Tal como hemos visto, la importancia de conocer el fasado y sus métodos de detección no solo reside en el ámbito técnico. A nivel económico y de tiempo de puesta en marcha puede suponer la diferencia entre el éxito y el fracaso.

Si tienes una aplicación donde te interesa mejorar las prestaciones de tu máquina ya sea velocidad, dinámica, precisión o simplemente reducir su mantenimiento ponte en contacto con nosotros.

Nuestros especialistas en tecnología Direct Drive y Módulos lineales con motor lineal te asesorarán de manera gratuita.

¡Hasta la próxima!

El equipo Sinadrives.