به عنوان یک مؤلفه اصلی که جریان هوا را در سیستم های تهویه ارائه می دهد ، موتور هواکش بسته به میزان تنفس و حالت تهویه بیمار ، اغلب در حین کار به طور مکرر باید شروع و متوقف شود. به خصوص در تنظیم خودکار حالت های تهویه (مانند APAP ، BIPAP و CPAP) ، موتور باید پاسخ بسیار سریع و ثبات عملیاتی بالا را نشان دهد. شروع و توقف های مکرر می تواند باعث ایجاد تغییرات مکرر در بی تحرک حرکتی ، تجمع گرما ، سایش مکانیکی و شوک الکتریکی شود و نیاز به تجزیه و تحلیل فنی چند وجهی و تأیید مهندسی دارد.
الزامات عملکرد الکتریکی برای شروع و توقف های مکرر
موتور باید در هنگام شروع و توقف مکرر ، قابلیت های شروع و ترمز سریع را حفظ کند. شاخص های کلیدی عملکرد شامل مقاومت در برابر شوک سیم پیچ موتور ، سرعت واکنش آرماتور و سرکوب نوسان فعلی است. موتورهای تهویه با کیفیت بالا به طور معمول از موتورهای DC بدون برس (BLDC) استفاده می کنند ، که ویژگی های الکتریکی زیر را ارائه می دهند:
قابلیت کنترل جریان گذرا قوی
گشتاور شروع بالا
زمان شروع کمتر از 200 متر
سیستم کنترل با عملکرد نرم نرم
این کنترلر برای جلوگیری از افزایش جریان ، تنظیم سرعت PWM را در اختیار دارد
استفاده از مدارهای کنترل حلقه بسته (مانند سنسور اثر هال یا بازخورد رمزگذار) می تواند دقت و سرعت پاسخ را بهبود بخشد و از کنترل دقیق تهویه حتی در شرایط شروع با فرکانس بالا اطمینان حاصل کند.
تأثیر شروع فرکانس بالا بر مدیریت حرارتی حرکتی
هر فرآیند شروع کار با افزایش در تبدیل جریان و انرژی همراه است. در شرایط شروع با فرکانس بالا ، سیم پیچ های موتور مستعد تجمع گرمای مداوم هستند و منجر به دمای بیش از حد می شوند. برای اطمینان از عملکرد پایدار ، استراتژی های مدیریت حرارتی زیر مورد نیاز است:
مواد عایق درجه بالا (کلاس F یا بالاتر) از سیم پیچ ها محافظت می کنند
مواد هسته اصلی هدایت حرارتی بالا راندمان اتلاف گرما را بهبود می بخشد
طراحی مسکن موتور با استفاده از آلیاژ آلومینیوم با باله های اتلاف گرما
کنترلر یک ماژول تشخیص دما یکپارچه برای کنترل دما در زمان واقعی دارد
همراه با خنک کننده هوا اجباری یا سیستم های خنک کننده کمکی لوله حرارتی
اگر سیستم مدیریت حرارتی به درستی طراحی نشده باشد ، موتور به دلیل گرمای بیش از حد ، دچار تخریب عملکرد ، کوتاه شدن طول عمر یا حتی فرسودگی شغلی خواهد شد.
دوام مکانیکی در شرایط مکرر شروع به کار
موتورها در هنگام شروع و توقف مکرر ، شوک مکانیکی قابل توجهی را تجربه می کنند ، به خصوص از تغییرات مکرر در بی تحرک روتور ، که می تواند باعث سایش ، سوء استفاده روتور و شل شدن پروانه شود. موتورهای تهویه با کیفیت بالا مزایای مکانیکی زیر را ارائه می دهند:
تعادل پویا با دقت بالا عملکرد روتور پایدار را تضمین می کند
یاتاقان های توپ یا یاطاقان سرامیکی در برابر ارتعاشات با فرکانس بالا مقاومت می کنند
از طراحی بافر برای جذب شوک بین شافت روتور و محفظه استفاده می شود
تحمل عمر> 30،000 ساعت ، پشتیبانی از عملکرد مداوم شروع به کار
شافت موتور برای جلوگیری از شل شدن ، دارای یک پروانه فن با دقت بالا است
طراحی قدرت مکانیکی نیاز به آزمایش شروع با فرکانس بالا (به عنوان مثال ، میلیون ها چرخه) در مرحله نمونه اولیه برای اطمینان از عملکرد پایدار طولانی مدت بدون خستگی ساختاری دارد.
بهینه سازی استراتژی کنترل ثبات را بهبود می بخشد
استراتژی کنترل یک موتور تهویه نقش مهمی در کار در شرایط مکرر شروع به کار دارد. سیستم های کنترل پیشرفته به طور معمول از فناوری های زیر استفاده می کنند:
کنترل سرعت حلقه بسته PID دیجیتال
سیگنال آنالوگ استراتژی راه اندازی تشخیص صفر صفر
طراحی مدار فیلتر برای جلوگیری از تداخل هارمونیک
الگوریتم های شروع و متوقف کردن نرم برای کاهش شوک مکانیکی
الگوریتم های جبران خسارت برای شرایط شروع و توقف با فرکانس بالا
این استراتژی های کنترل ضمن کاهش مصرف انرژی سیستم و تداخل الکترومغناطیسی ، پاسخ سریع را تضمین می کنند و از این طریق ثبات کلی را بهبود می بخشند.
تأثیر شروع و توقف با فرکانس بالا بر سیستم منبع تغذیه
شروع مکرر از موتورهای تهویه ممکن است باعث نوسانات بار گذرا در سیستم منبع تغذیه شود. برای حفظ ثبات سیستم قدرت ، تنظیمات زیر مورد نیاز است:
منبع تغذیه ورودی DC با دامنه گسترده (به عنوان مثال ، 12V/24V/48V) برای پشتیبانی از بارهای پویا
ماژول نظارت ولتاژ و ولتاژ داخلی در کنترلر
دیودهای تلویزیونی برای محافظت از عکس العمل در پورت ورودی برق
یک مدار خازنی برای صاف کردن جریان استارتاپ جریان
آداپتور برق با پاسخ پویا و محافظت از اتصال کوتاه
پاسخ سریع سیستم منبع تغذیه تعیین می کند که آیا موتور می تواند در طول هر شروع جریان مورد نیاز را به سرعت بدست آورد و خروجی پایدار را حفظ کند.
سناریوهای برنامه معمولی برای شروع و توقف با فرکانس بالا
در برنامه های تهویه زیر ، موتور Ventilator باید از شروع و عملکرد با فرکانس بالا پشتیبانی کند:
تهویه تنظیم کننده فشار خودکار (APAP)
فشار هوایی مثبت Bilevel (BIPAP)
فشار مداوم هوایی مثبت (CPAP) و سوئیچینگ حالت
دستگاه THERMINGHIP THERTHING THERMINGHIPT
سوئیچینگ سریع حالت نجات قابل حمل
در این سناریوها ، تنفس بیمار به طرز چشمگیری نوسان دارد و نیاز به پاسخ در زمان واقعی از دستگاه دارد. بنابراین ، شروع و توقف با فرکانس بالا موتور به یک شاخص کلیدی عملکرد تبدیل می شود. $ $
