不同防爆型式電氣設備對電池的要求

2021-11-24T22:27:41+00:00

電池(Battery)指盛有電解質溶液和金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或複合容器的部分空間,能將化學能轉化成電能的裝置。具有正極、負極之分。隨著科技的進步,電池泛指能產生電能的小型裝置。如太陽能電池。電池的性能參數主要有電動勢、容量、比能量和電阻。

電池(Battery)指盛有電解質溶液和金屬電極以產生電流的杯、槽或其他容器或複合容器的部分空間,能將化學能轉化成電能的裝置。具有正極、負極之分。隨著科技的進步,電池泛指能產生電能的小型裝置。如太陽能電池。電池的性能參數主要有電動勢、容量、比能量和電阻。利用電池作為能量來源,可以得到具有穩定電壓,穩定電流,長時間穩定供電,受外界影響很小的電流,並且電池結構簡單,攜帶方便,充放電操作簡便易行,不受外界氣候和溫度的影響,性能穩定可靠,在現代社會生活中的各個方面發揮有很大作用。

不同防爆型式中電池的應用技術

一、隔爆型

隔爆型電氣設備鋰電池設計依據

1、電池電源設計參照標準依據

1.1、GB3836.2-2010《爆炸性環境第2部分:由隔爆外殼「d」保護設備》,附錄E:隔爆外殼內使用的電池;

1.2、IEC 61960-2011《含鹼性或其它非酸性電解液的二次電池單體和電池:可攜式鋰二次電池單體或電池》;

1.3、IEC 62619-2017《蓄電池和含鹼或其他非酸性電解質蓄電池組,工業應用中使用二次鋰電池和蓄電池組的安全要求》;

2、電池電化學系統

2.1、18650鋰電電芯符合IEC 61960-2011標準;

2.2、由4節18650鋰電電芯串聯組成的蓄電池組符合IEC62619-2017標準;

2.3蓄電池組屬於附錄E中表E.2允許蓄電池範圍;

3、隔爆外殼內的電池(或電池組)的通用要求

3.1、18650電芯符合IEC61960-2011標準,電池組是氣密式蓄電池,符合E3.1第三條規定,可在隔爆殼內充電;

3.2、球機的隔爆外殼設置有表9中20.2(d)規定標誌「警告:在爆炸性氣體中嚴禁打開」;

3.3、鋰電池組的安全裝置安裝牢固,之間不存在相對位移,符合E.3.3、E.3.4要求;

4、安全裝置的布置

4.1、鋰電池組配有安全裝置---電池保護板,使輸出端串聯216系列陶瓷快熔保險絲,額定值3.15A/250V,保險絲熔斷電流3.15A低於電池製造商規定的最大放電電流5A,保險絲熔斷時間10ms低於電池最大放電電流的持續時間,符合E.4.1.2第二條要求;

4.2、18650電芯容量2.6Ah,電池組體積超過球機防爆外殼淨容積1%,所以每節18650電芯都並聯一個二極體1N5336B,二極體額定電壓4.3V高於每節電芯最高開路電壓4.2V,二極體壓降0.7V低於電芯安全反向充電電壓,符合E.4.2.2、E.6.1要求;

5、隔爆外殼內蓄電池充電

5.1、電池組安全裝置—電池保護板可使得電池組在隔爆殼內在充電時,不超出製造商規定的詳細充電條件,符合E.5.2要求;

5.2、充電裝置接口具有有防反接及錯接功能,充電裝置本身也具備防止反向充電功能,符合E.5.3要求;

5.2、電池組的安全裝置---電池保護板使用了電源管理晶片監管每節18650電芯的充放電情況,當電池組內任何電芯的電壓超過規定的最高電壓3.7V時,則會切斷充電電流,符合E.5.5要求;

由於電池不允許並聯,所以只能採取將單電芯的電池容量加大,通過串聯來增加電池組的電壓。

二、本安型

本安型防爆電氣設備如手持終端、對講機、檢測儀等一般都是用電池供電的,在進行防爆認證時候電池也是其重點的評估對象。

對於本安型設備的電池一般需要考核短路,溫升,以及電解液的泄漏問題,在GB3836中有如下規定:可充電電池或電池組,在進行任何試驗之前應至少經過兩次完全充電和放電。

(1)10隻試驗樣品應承受下列最不利條件:

1) 短路至放電完為止;

2) 在製造商建議範圍內施加輸入電流或充電電流;

3) 在製造商建議範圍內對電池充電,其中有一電池組完全放電或極性接反。

在進行完上述試驗後,將電池放置在吸水紙上至少12h,應無電解液泄漏。

(2)最高表面溫度應按以下規定確定。試驗時,電池或電池組外部的所有限流器件應短路。試驗時應除去電池或電池組上不是外殼本身的任何外層覆蓋物(紙或金屬等)。溫度應是每隻電池或電池組的外殼表面溫度,並取最大值。試驗應在電路中帶有內部限流器件以及在限流器件被短路兩種情況下進行,每組試驗均測試10隻電池。試驗後結果應符合相關防爆溫度組別要求。如T4,不能超過130℃;T5,不能超過95℃。

本安型設備電池容量一般建議不要超過3000mAH,容量一大溫升就會高,然後短路會出現起火、爆炸或者電解液泄漏的問題。

對於大容量電池的處理,一把可以考慮按照隔爆或者增安來設計。但不是所有電池都能用於隔爆外殼內或者做成增安型的。對於電池的要求,IEC60079通用標準中有如下規定(除了本安型設備,所有電池都只允許串聯,不能並聯):


三、增安型

增安型電池的應用主要是鉛酸電池,考慮接線端子的絕緣和防水,整體電芯的防護。因為鉛酸電池使用或者充電過程會產生氫氣,所以還得考慮整個電源裝置的通風問題。

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