Entre os diferentes tipos de servomotores, os servomotores assíncronos (de indução) e síncronos destacam-se como opções de eleição para diversas aplicações. Embora ambos tenham o mesmo objetivo — proporcionar um controlo preciso da posição angular, da velocidade e da aceleração —, apresentam características operacionais, vantagens e aplicações distintas.

Este artigo irá explorar as diferenças entre os servomotores assíncronos e síncronos, comparando o seu design, princípios de funcionamento, vantagens e casos de utilização ideais.

O que é um servomotor?

Um servomotor é um atuador rotativo que permite o controlo preciso da posição angular, da velocidade e da aceleração. Normalmente, inclui:

• Um mecanismo de motor (assíncrono ou síncrono).
• Um sistema de retroalimentação (codificador ou resolutor).
• Uma unidade de controlo (servoacionamento).

Os servomotores podem ser classificados, em termos gerais, em duas categorias: servomotores de CA (corrente alternada) e servomotores de CC (corrente contínua), sendo os servomotores de CA a escolha mais comum em aplicações industriais. Entre os servomotores CA, encontramos dois subtipos principais: assíncronos (de indução) e síncronos.

Servomotores assíncronos

O tipo de motor mais comum em ambientes industriais é o servomotor assíncrono, por vezes designado por motor de indução. O rotor de um motor assíncrono nunca corresponde exatamente à velocidade do campo magnético rotativo do estator, devido à teoria da indução eletromagnética que está na base do seu funcionamento. Conhecido como «deslizamento», o diferencial de velocidade varia em função da carga aplicada ao motor.

Princípio de funcionamento dos servomotores assíncronos

Um servomotor assíncrono, frequentemente conhecido como servomotor de indução, funciona com base no princípio da indução eletromagnética.
Ao contrário dos motores síncronos, os motores assíncronos têm um rotor que desliza ou fica ligeiramente atrasado em relação ao campo magnético do estator.

Características principais dos servomotores assíncronos

• Curva de binário-velocidade: Os motores assíncronos produzem uma curva de binário-velocidade que varia em função da carga. Verifica-se um maior deslizamento e a velocidade do motor diminui à medida que a carga aumenta.
• Eficiência: Os motores assíncronos são, geralmente, menos eficientes do que os motores síncronos, uma vez que o deslizamento provoca perda de energia sob a forma de calor.
• Relação custo-benefício: Em comparação com os motores síncronos, os motores assíncronos são normalmente mais económicos. Uma vez que não necessitam de escovas nem de ímanes permanentes, o seu design é mais simples e requerem menos manutenção.
• Desempenho de arranque: Estes motores tendem a ter um binário de arranque elevado, o que constitui uma vantagem em aplicações que exigem arranques com cargas pesadas.
• Robustez: Os motores assíncronos são conhecidos pela sua durabilidade e são capazes de suportar condições de funcionamento adversas.

Aplicações dos servomotores assíncronos

Os motores assíncronos são ideais para aplicações em que a sincronização exata não é crítica, mas em que a robustez e a relação custo-eficácia são valorizadas. Algumas aplicações típicas incluem:

• Bombas e ventiladores
• Sistemas de climatização
• Sistemas de transporte
• Maquinaria de automação básica

Servomotores síncronos

Os servomotores assíncronos e síncronos funcionam de formas distintas. Isto significa que o rotor se sincroniza com a frequência da corrente de alimentação para manter uma velocidade precisa e constante numa variedade de condições de carga.

Princípio de funcionamento dos servomotores síncronos

A frequência da alimentação de corrente alternada determina a velocidade de rotação constante necessária para os motores síncronos. Quando é aplicada tensão de corrente alternada, o estator produz um campo magnético rotativo. Nos motores síncronos, o rotor contém ímanes permanentes ou eletroímãs e está concebido para se sincronizar com o campo rotativo, fazendo com que o rotor e o campo girem à mesma velocidade.

Características principais dos servomotores síncronos

• Controlo preciso da velocidade: Os motores síncronos oferecem um controlo preciso da velocidade, uma vez que a velocidade do rotor e o campo magnético do estator estão em sintonia. As aplicações que necessitam de manter a velocidade em diferentes condições de carga podem considerar esta característica particularmente útil.
• Elevada eficiência: Os motores síncronos são geralmente mais eficientes do que os motores assíncronos, uma vez que não sofrem deslizamento e, por conseguinte, há menor perda de energia sob a forma de calor.
• Binário constante: Os motores síncronos proporcionam um binário constante numa ampla gama de velocidades, o que é benéfico para aplicações que exigem um desempenho consistente.
• Correção do fator de potência: A correção do fator de potência em sistemas industriais pode ser facilitada pelo fator de potência positivo com o qual muitos motores síncronos podem funcionar.
• Construção complexa: Os motores síncronos tendem a ter construções mais complexas do que os motores assíncronos e podem requerer componentes adicionais, como escovas ou sistemas de excitação externos, dependendo do projeto.

Aplicações dos servomotores síncronos

Devido à sua precisão e elevada eficiência, os motores síncronos são ideais para aplicações de alto desempenho que exigem um controlo exato da velocidade e da posição. As aplicações mais comuns incluem:

• Robótica
• Máquinas CNC
• Sistemas de servoacionamento
• Equipamento de fabrico de alta precisão
• Sistemas de controlo de movimento

Servomotores assíncronos vs. síncronos: uma comparação

Características	Servomotor assíncrono	Servomotor síncrono
Intervalo de velocidade (RPM)	0-10 000	0-20 000
Eficiência (%)	85-90	95-98
Índice de custo (1-10)	5	8
Construção	Construção mais simples, menos componentes	Uma construção mais complexa pode exigir componentes adicionais (por exemplo, excitador)
Binário	Varia com a carga, binário menos constante	Binário constante em toda a gama de velocidades
Controlo	Controlo menos preciso, adequado para aplicações gerais	Controlo mais preciso, ideal para aplicações de alta precisão

Escolha entre servomotores assíncronos e síncronos

Ao escolher entre servomotores assíncronos e síncronos, devem ser considerados vários fatores:

• Requisitos de precisão: Se a sua aplicação exigir um controlo preciso da velocidade e da posição, um servomotor síncrono é a melhor escolha. Os motores síncronos proporcionam uma sincronização exata com a frequência de alimentação, tornando-os ideais para tarefas de alta precisão.
• Considerações de eficiência: Para aplicações que exigem funcionamento contínuo e maior eficiência energética, os motores síncronos são preferíveis devido à sua eficiência superior e ao binário constante que fornecem.
• Custo e complexidade: Os motores assíncronos são, geralmente, mais económicos e de manutenção mais fácil, tornando-os adequados para aplicações que não exigem precisão ou eficiência extremas.
• Desempenho de arranque: Se o seu sistema exigir um binário de arranque elevado ou for utilizado em aplicações de serviço pesado, os motores assíncronos podem oferecer um melhor desempenho.

Tanto os servomotores assíncronos como os síncronos têm as suas vantagens específicas e são adequados para diferentes tipos de aplicações industriais. Os fabricantes de servomotores selecionam normalmente motores assíncronos para aplicações em que o custo, a robustez e a simplicidade são mais importantes do que a precisão absoluta, enquanto os motores síncronos são a melhor escolha para tarefas de alta precisão e orientadas para a eficiência.