Como funcionam os servomotores

O princípio de funcionamento de um servomotor é relativamente simples, mas sua eficiência é bastante elevada. A eletrônica do servo é integrada à própria unidade do motor, que utiliza um eixo flexível geralmente equipado com engrenagens. Sinais elétricos controlam o motor e também determinam a quantidade de movimento do eixo. O arranjo interno de um servomotor é simples: um pequeno motor CC, um circuito de controle e um potenciômetro. O motor CC está conectado à roda de controle por meio de uma engrenagem e, à medida que o motor gira, a resistência do potenciômetro varia, permitindo que o circuito de controle regule com precisão o movimento e a direção.

Quando o eixo atinge a posição correta (desejada), o motor interrompe o fornecimento de energia. Se o eixo não parar na posição alvo, o motor continua em funcionamento até que se desloque na direção adequada. A posição alvo é transmitida por meio de uma linha de sinal, utilizando impulsos elétricos. Assim, a velocidade do motor é proporcional à diferença entre a posição real e a posição desejada. À medida que o motor se aproxima da posição desejada, ele passa a girar mais lentamente; porém, quanto mais se afasta dessa posição, mais rapidamente gira. Em outras palavras, os servomotores precisam apenas executar a tarefa o mais rápido possível, o que os torna dispositivos altamente eficientes.

Quando um servomotor de corrente alternada não possui tensão de controle, no entreferro apenas se forma um campo magnético pulsante gerado pelos enrolamentos de excitação, e o rotor permanece imobilizado, sem torque de partida. Quando há uma tensão de controle e as correntes dos enrolamentos de controle e de excitação estão em fases distintas, é produzido no entreferro um campo magnético rotativo, que gera um torque eletromagnético capaz de fazer o rotor girar na direção do campo magnético rotativo. No entanto, o servomotor deve ser capaz não apenas de iniciar o movimento sob a ação da tensão de controle, mas também de parar imediatamente após o desaparecimento dessa tensão. Se, ao cessar a tensão de controle, o servomotor, à semelhança de um motor assíncrono monofásico comum, continuar a girar, ocorre o fenômeno conhecido como “fuga de rotação”, decorrente da perda do controle sobre sua própria rotação.

O princípio de funcionamento básico do servo motor DC tradicional é exatamente o mesmo do motor DC comum, baseando-se na ação da corrente de armadura e do fluxo no entreferro para gerar um torque eletromagnético que faz o servo motor girar. Normalmente, utiliza-se o método de controle da armadura, ou seja, mantendo‑se constante a tensão de excitação, ajusta‑se a velocidade variando a tensão de armadura. Quanto menor for a tensão de armadura, menor será a velocidade; quando a tensão de armadura é zero, o motor pára. Como, nesse caso, a corrente de armadura também é zero, o motor não produz torque eletromagnético e não ocorre o “giro livre”.