Электропривод на основе вентильного двигателя для аппарата искусственной вентиляции лёгких

• Автор: Кульмухаметова, Александра Сериковна
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
1. Аппараты искусственной вентиляции легких
1.1 Классификация аппаратов ИВ Л и требования к ним
1.2 Медико-технические требования к аппарату ИВЛ
1.3 Принципы построения аппаратов ИВЛ
1.4 Привод
1.5 Сравнительная оценка приводов аппаратов ИВЛ
1.6 Выводы
2 Электроприводы аппаратов ИВЛ
2.1 Затраты мощности в аппарате ИВЛ
2.2 Требования к электроприводу
2.2 Применяемые типы электроприводов
2.3 Функциональная схема электропривода, построенного на основе ВД и краткое описание её элементов
2.4 Математическое описание ВД как динамической системы
2.5 Анализ энергетических режимов привода
2.5 Выводы
3. Векторное управление ВД
3.1 Сравнительная оценка бездатчиковых способов управления ВД
3.2 Управляемый синхронный режим
3.3 Динамические свойства привода в управляемом синхронном режиме
3.4 Выводы
4. Диагностика состояния электропривода и методы повышения его живучести
4.1 Общие методы оценки состояния элементов электропривода
4.2 Определение электромагнитного момента и момента сопротивления ВД

4.3 Выводы
5. Практическая реализация и экспериментальные исследования
5.1 Турбинный компрессор КВМ-
5.2. Поршневые компрессоры аппаратов Фаза и 21з1лпе
5.3 Исследование КПД электродвигателя
5.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Принципиальная схема блока управления двигателем..
Приложение 2. Листинг программы блока управления двигателем
Приложение 3 Справки о внедрении результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы определяется необходимостью организации производства и оснащения медицинских учреждений страны отечественной высокоэффективной медицинской техникой, в частности, аппаратурой искусственной вентиляции лёгких (АИВЛ).
Аппараты искусственной вентиляции лёгких используются, чаще всего, в критических ситуациях, связанных с угрозой жизни пациента. Поэтому эффективность и надёжность их действия напрямую влияют на решение вопроса сохранения его жизни. Более 80% потребностей отечественной медицины в АИВЛ покрывается за счет покупки аппаратов иностранного производства. В России на текущий момент производством АИВЛ занимается целый ряд предприятий например ОАО «Уральский приборостроительный завод», г. Екатеринбург, фирма «Тритон-Электронике», г. Екатеринбург, ООО «ФакторМедТехника», г. Москва, НИК «Оптима», г. Санкт-Петербург. Однако, в своих разработках эти предприятия используют электроприводы преимущественно зарубежного производства, которые, наряду с очевидными достоинствами, имеют и определенные недостатки, такие как, например, ременные передачи, наличие которых значительно снижает ресурс и надежность электропривода. Учитывая солидные затраты зарубежных производителей на рекламу (маркетинг), отечественным предприятиям, при использовании тех же самых (импортных) электроприводов, пока удается охватить не более 15 -20% отечественного рынка. При этом, современное состояние науки и техники в России позволяет разрабатывать и изготавливать электроприводы АИВЛ, которые не уступают зарубежным аналогам по основным характеристикам, а по некоторым и превосходят их, обеспечивая конкурентное преимущество как на отечественном, так и на зарубежном рынках.
В последнее время в электроприводах АИВЛ нашли применение вентильные электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов, имеющие высокие удельные показатели и отличную управляемость. При этом в поршневых ком-

современные аппараты ИВЛ, как правило, представляют собой достаточно сложную электромеханическую систему, в которой электропривод является лишь одним из элементов автоматической системы управления, имеющей большое количество различных режимов работы. В такой системе необходимо рассматривать требования, которые предъявляются к электроприводу со стороны других элементов системы, в частности системы «верхнего уровня», которая формирует сигналы задания режима работы электропривода и контролирует выполнение заданного режима с помощью анализа сигналов диагностики, поступающих от привода. Электропривод должен быть совместим по физическим и логическим характеристикам входных и выходных сигналов, а также по их количеству с системой верхнего уровня и другими элементами системы, с которыми он непосредственно связан. С точки зрения универсальности и унификации, необходимо также потребовать, чтобы электропривод был совместим по сигналам управления и диагностики с максимальным количеством аппаратов ИВЛ, в которых он может использоваться без доработки. Впрочем, последнее требование может привести к существенной избыточности информационных входов-выходов, что может привести к значительному увеличению стоимости привода.
Минимальные требования к сигналам управления — это, как правило, наличие входов для управления частотой вращения и входа запуска-остановки привода, а также выхода для контроля частоты вращения. Сигнал управления частотой вращения может быть сформирован в виде частоты задающих импульсов на соответствующем входе, либо, например, в виде скважности ШИМ-сигнала. Действительная частота вращения может формироваться на диагностическом выходе привода в виде импульсов с частотой, пропорциональной скорости вращения.
Современные многофункциональные аппараты ИВЛ с развитой системой управления и разветвленной структурой внутренних исполнительных и измерительных устройств, как правило, оборудованы внутренней информационной «шиной» в одном из стандартов: САИ, 12С, 8Р1,118-485, МобЬш и др., к которой подключены все элементы системы, между которыми производится обмен информа-