Cómo funcionan los servomotores

El principio de funcionamiento de un servomotor es relativamente sencillo, pero su eficiencia es bastante alta. La electrónica del servo está integrada en el propio motor, que utiliza un eje flexible generalmente equipado con engranajes. Las señales eléctricas controlan el motor y también determinan la magnitud del desplazamiento del eje. La configuración interna de un servomotor es simple: un pequeño motor de corriente continua, un circuito de control y un potenciómetro. El motor de corriente continua está conectado a la rueda de control mediante un engranaje; a medida que el motor gira, la resistencia del potenciómetro varía, lo que permite al circuito de control regular con precisión el movimiento y la dirección.

Cuando el eje se encuentra en la posición correcta (deseada), el motor deja de suministrar energía. Si el eje no se detiene en la posición objetivo, el motor continúa funcionando hasta que se desplace en la dirección adecuada. La posición objetivo se transmite a través de una línea de señal mediante impulsos eléctricos. Por lo tanto, la velocidad del motor es proporcional a la diferencia entre la posición real y la deseada. A medida que el motor se acerca a la posición deseada, comienza a girar lentamente; sin embargo, gira más rápidamente conforme se aleja de dicha posición. En otras palabras, los servomotores solo necesitan realizar la tarea lo más rápido posible, lo que los convierte en dispositivos muy eficientes.

Cuando un servomotor de corriente alterna no dispone de tensión de control, en el entrehierro solo se genera un campo magnético pulsante debido a los devanados de excitación, y el rotor permanece inmóvil sin par motor de arranque. Cuando existe una tensión de control y las corrientes de los devanados de control y de excitación están desfasadas, se produce en el entrehierro un campo magnético giratorio, lo que origina un par electromagnético que hace girar el rotor en la dirección del campo magnético rotante. Sin embargo, el servomotor debe cumplir con la condición de poder arrancar bajo la acción de la tensión de control y, además, detenerse de inmediato tras la desaparición de dicha tensión. Si, al igual que ocurre con un motor asíncrono monofásico convencional, la tensión de control del servomotor desaparece y este sigue girando, se produce el fenómeno conocido como “desbordamiento”, provocado por la pérdida del control sobre su propia rotación.

El principio de funcionamiento básico del servomotor de corriente continua tradicional es exactamente el mismo que el del motor de corriente continua ordinario: se basa en la acción de la corriente de armadura y del flujo del entrehierro para generar un par electromagnético que hace girar al servomotor. Por lo general, se emplea el método de control de la armadura; es decir, manteniendo constante el voltaje de excitación, se regula la velocidad variando el voltaje de armadura. Cuanto menor sea el voltaje de armadura, menor será la velocidad; cuando el voltaje de armadura es cero, el motor se detiene. Al ser cero el voltaje de armadura, también lo es la corriente de armadura, por lo que el motor no genera par electromagnético y no produce “giro”.