การออกแบบแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์พกพาเหมืองแร่ความปลอดภัยในตัวเป็นการฝึกในการจำกัดพลังงานแทนที่จะทำให้มากที่สุด และกฎ IEC 60079-11 สำหรับเซลล์และแบตเตอรี่เป็นส่วนที่กำหนดไว้เข้มงวดที่สุดส่วนหนึ่งของมาตรฐานทั้งหมด บทความที่สองนี้พัฒนาแพ็กนิกเกิล-เมทัลไฮไดรด์ (NiMH) แบบผนึกสำหรับไฟติดหมวกและเครื่องตรวจมีเทนส่วนบุคคลที่ต้องรับรอง Ex ia I Ma มันเดินผ่านข้อกำหนดแบตเตอรี่ของมาตรฐาน—การใช้ชนิดเซลล์ที่รับรอง การควบคุมแรงดันสูงสุดและกระแสลัดวงจรที่อาจเกิด การป้องกันแบบอนุกรมต่อความเสียหายของเซลล์ และการห้ามประกายไฟระหว่างเชื่อมต่อหรือเปลี่ยนในเขตอันตราย—แล้วแปลเป็นแพ็กรูปธรรม: เซลล์ที่จับคู่แล้ว ฟิวส์อนุกรมที่เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ และอุปกรณ์จำกัดกระแสหรือปิดกั้นที่มีขนาดตามเส้นโค้งจุดระเบิดมีเทน การห่อหุ้มหรือตัวยึดแบบผนึกที่ป้องกันการลัดวงจรโดยไม่ตั้งใจและการรั่วของอิเล็กโทรไลต์ การป้องกันการชาร์จย้อนกลับของเซลล์แต่ละตัว และการออกแบบเชิงกลที่ทนได้ในเหมือง จากนั้นกำหนดความจุสำหรับกะสิบเอ็ดชั่วโมงพร้อมพลังงานสำรองการเตือนที่รับประกัน ระบุเครื่องชาร์จ—ซึ่งเช่นเดียวกับการชาร์จส่วนใหญ่ เกิดขึ้นนอกเขตอันตรายเท่านั้น—และวาง NiMH อย่างสุจริตเคียงข้างคู่แข่ง: บล็อกตะกั่ว-กรดของไฟติดหมวกรุ่นเก่า หนักและมีกรด กับเคมีลิเธียมที่ความหนาแน่นพลังงานสูงแต่ต้องรับการประเมินความปลอดภัยในตัวและการควบคุมความร้อนหลุดที่เข้มงวดกว่ามาก บทความจงใจซื่อสัตย์ว่าลิเธียมชนะตรงไหนและทำไม สำหรับอุปกรณ์สวมบนตัว Group I จำนวนมาก แรงดันต่อเซลล์ที่ต่ำกว่า พฤติกรรมที่ทนต่อการใช้ผิดวิธีอย่างทนทาน และเคสความปลอดภัยที่ง่ายกว่าของ NiMH แบบผนึกจึงเป็นทางเลือกที่ป้องกันได้และเป็นมิตรต่อการรับรอง
IEC 60079-11 จำกัดแบตเตอรี่อย่างเข้มงวด: ใช้ได้เฉพาะเซลล์และแบตเตอรี่ชนิดที่อยู่ในข้อกำหนดที่รับรองเท่านั้น; แรงดันวงจรเปิดสูงสุดกำหนดเส้นโค้งความปลอดภัยในตัวที่ใช้ประเมินส่วนที่เหลือของวงจร; และกระแสลัดวงจรที่อาจเกิดต้องถูกจำกัดเพื่อให้ไฟช็อตตรงข้ามขั้วแพ็กไม่ก่อให้เกิดประกายไฟที่จุดชนวนได้ แพ็กแบบชาร์จได้ต้องมีมาตรการเพิ่มเติมต่อการชาร์จย้อนกลับของเซลล์ใด ๆ ขณะคายประจุ และต่อการต่อเซลล์ขนานแบบที่ให้กระแสแลกเปลี่ยนอย่างไม่ถูกควบคุม
มาตรฐานยังกำกับวิธีเชื่อมต่อและแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่: ขั้วต่อที่อาจถูกแยกในเขตอันตรายตัวมันเองต้องไม่ก่อให้เกิดประกายไฟ และในการออกแบบการป้องกันสูงสุด แพ็กถูกยึดและห่อหุ้ม เปิดได้เฉพาะในพื้นที่ปลอดภัย ข้อเหล่านี้กำหนดสถาปัตยกรรมแพ็กก่อนเริ่มคำนวณความจุใด ๆ
การออกแบบความปลอดภัยในตัวเริ่มจากเอาต์พุตกรณีเลวร้ายสุดของแบตเตอรี่แล้วทํางานออกไปด้านนอก เซลล์อนุกรมกําหนดแรงดันสูงสุด; สําหรับ NiMH, 1.2 V ต่อเซลล์ตามพิกัดหมายถึงแรงดันแพ็กปานกลางสําหรับไฟติดหมวกหรือเครื่องตรวจจับ ซึ่งรักษาการออกแบบให้อยู่ในส่วนที่เอื้อของเส้นโค้งจุดระเบิด Group I ฟิวส์อนุกรมที่เชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ มักทําซ้ําหรือรวมกับตัวต้านทานจํากัดกระแสหรืออุปกรณ์ปิดกั้น จํากัดกระแสลัดวงจรที่อาจเกิดให้ต่ํากว่าเกณฑ์จุดชนวนแม้มีความเสียหายหนึ่งจุด และความจุหรือความเหนี่ยวนําในแพ็กและสายไฟถูกเก็บไว้ต่ํากว่าขีดจํากัดพลังงานสะสมที่อนุญาต
ชิ้นส่วนป้องกันเองต้องเป็นไปตามข้อกําหนดความเชื่อถือได้อย่างสมบูรณ์ของมาตรฐาน—มีพิกัดสําหรับกระแสความเสียหาย แยกจากกัน และห่อหุ้มเมื่อจําเป็นเพื่อให้ความเสียหายจุดเดียวทําลายมันไม่ได้ รูปภาพเคลื่อนไหวแรกเดินผ่านขั้นตอนการออกแบบนี้ตั้งแต่การเลือกเซลล์จนถึงงบประมาณพลังงานความเสียหายที่ผ่านการตรวจสอบ; การวิเคราะห์ทําในสภาวะชาร์จใหม่ที่แรงดันสูงสุดเสมอ ซึ่งเป็นกรณีเลวร้ายสุดสําหรับการจุดระเบิดด้วยประกายไฟ
อุปกรณ์พกพาเหมืองแร่ถูกเคลือบพอตติ้งหรือผนึกเพื่อไม่ให้สัมผัสการเชื่อมต่อภายใน ลัดวงจรจากเศษผง หรือเขย่าจนหลุด และเพื่อในกรณีที่หายากที่เซลล์ระบายแก๊ส จะไม่มีอิเล็กโทรไลต์ไปถึงผู้ใช้หรือเส้นทางนําไฟฟ้า การห่อหุ้มตามข้อกําหนดโครงสร้างที่เกี่ยวข้องล็อกเซลล์ ฟิวส์ และชิ้นส่วนจํากัดให้เป็นชุดที่ผ่านการประเมินเดียว; การเปลี่ยนผู้จัดหาเซลล์หรือเลย์เอาต์จึงต้องมีการประเมินเป็นเอกสารเทียบกับใบรับรอง
การป้องกันการกลับขั้วเซลล์จําเป็นสําหรับสตริง NiMH แบบอนุกรม: ถ้าเซลล์หนึ่งหมดก่อนเซลล์อื่น สตริงที่เหลืออาจผลักมันกลับขั้ว ดังนั้นเซลล์ที่จับคู่แล้วและสม่ําเสมอตามล็อต จุดตัดปลายการคายประจุแบบอนุรักษ์นิยม และที่ซึ่งมาตรฐานกําหนด องค์ประกอบบายพาสหรือปิดกั้นจะป้องกันมัน เชิงกลแพ็กทนต่อการบีบทับ การตก และวัฏจักรความร้อนของอุปกรณ์ที่สวมบนตัว พร้อมอินเทอร์เฟซแบบมีคีย์และสลักที่ประกอบผิดไม่ได้ในความมืดของห้องเก็บไฟ
ความจุถูกกําหนดจากโปรไฟล์โหลด LED และเซ็นเซอร์ที่วัดได้เพื่อให้เกินเวลาทํางานที่รับรอง—สิบเอ็ดชั่วโมงโดยลําแสงหลักอยู่เหนือระดับความส่องสว่างขั้นต่ําที่กําหนดในไฟติดหมวก การตรวจอย่างต่อเนื่องพร้อมสัญญาณเตือนที่น่าเชื่อถือในเครื่องตรวจ—พร้อมการลดพิกัดสําหรับอุณหภูมิเหมืองต่ํา การคายประจุเองระหว่างชาร์จ และความจุปลายอายุหลังจํานวนรอบตามพิกัด (ไฟที่รับรองตั้งเป้าเกิน 500 รอบและชาร์จซ้ําต่ํากว่าสิบชั่วโมง) พลังงานสํารองการเตือนแยกต่างหากรับประกันว่าสัญญาณเตือนมีเทนและคําเตือนแบตเตอรี่ต่ํายังคงใช้งานได้หลังจากผู้ปฏิบัติงานถูกสั่งให้ชาร์จ
เนื่องจากเครื่องชาร์จทํางานในห้องเก็บไฟนอกเขตอันตราย NiMH จึงสามารถใช้โปรไฟล์การชาร์จที่ตรงไปตรงมาและมีการดูแล—กระแสที่ควบคุมด้วยการสิ้นสุดแบบ -delta-V หรือจุดสูงสุด การสํารองอุณหภูมิและตัวจับเวลา—โดยไม่มีข้อจํากัดของการชาร์จในเขตก๊าซมีเทน และเครื่องชาร์จยานพาหนะสามารถบันทึกแนวโน้มความจุและความต้านทานภายในเพื่อเกษียณแพ็กก่อนที่เวลาทํางานจะต่ํากว่าระดับที่รับรอง
ตะกั่ว-กรดเป็นเคมีในอดีตของไฟติดหมวก: ถูกและให้อภัยได้ แต่หนักสําหรับอุปกรณ์ที่สวมบนศีรษะ มีกรด อ่อนแอในความเย็น และมีอายุสั้นค่อนข้างมาก ซึ่งขัดแย้งกับเป้าหมายเชิงการยศาสตร์และการออกแบบที่ผนึก เซลล์ลิเธียมไอออนและลิเธียมปฐมภูมิให้ความหนาแน่นพลังงานสูงสุดและเวลาทํางานยาวนานที่สุดต่อกรัม แต่เคสความปลอดภัยในตัวยากกว่ามาก: แรงดันต่อเซลล์สูงเลื่อนการออกแบบขึ้นไปบนเส้นโค้งจุดระเบิด และผู้ประเมินต้องจัดการความเสียหายภายในเซลล์และการแพร่กระจายความร้อนด้วยการป้องกันเพิ่มเติม ความซ้ําซ้อน และบางครั้งความมั่นใจในการป้องกันอุปกรณ์ที่ต่ํากว่า—ภาระร้ายแรงสําหรับอุปกรณ์ความปลอดภัยชีวิต Ex ia Ma
NiMH แบบผนึกอยู่ที่จุดกึ่งกลางเชิงปฏิบัติ: 1.2 V ต่อเซลล์และกระแสความเสียหายที่อาจเกิดที่จํากัดช่วยให้การออกแบบจํากัดพลังงานง่ายขึ้น มันไม่มีกรดอิสระ ทนต่อวัฏจักรอุณหภูมิเหมืองและการใช้งานประจําวันแบบตื้น ทนทานเชิงกล และจัดส่งภายใต้กฎขนส่งที่ไม่ใช่ลิเธียม รูปภาพเคลื่อนไหวที่สองให้คะแนนเคมีบนแกนที่สําคัญสําหรับอุปกรณ์พกพา Group I; ลิเธียมยังคงสมเหตุสมผลเมื่อน้ําหนักต่ําสุดสําคัญที่สุดและยอมรับวิศวกรรมความปลอดภัยเพิ่มเติม ในขณะที่ NiMH มักเป็นทางเลือกที่รับรองเร็วกว่า ทนต่อการใช้ผิดวิธีมากกว่า และเสี่ยงตามวัฏจักรชีวิตต่ํากว่าสําหรับฝูงไฟติดหมวกและเครื่องตรวจ
ก่อนการรับรอง แพ็กถูกตรวจสอบบนม้านั่งทดสอบเทียบกับโหลดไฟและเซ็นเซอร์จริงที่อุณหภูมิและตอนท้ายอายุการใช้งาน; ฟิวส์และชิ้นส่วนจํากัดถูกทดสอบด้วยการทําให้เกิดความเสียหายโดยเจตนาเพื่อยืนยันว่ากระแสลัดวงจรและพลังงานประกายไฟยังคงต่ํากว่าเกณฑ์ Group I; การทดสอบการกลับขั้วเซลล์และการคายประจุลึกยืนยันการป้องกัน; และการตก การสั่นสะเทือน และวัฏจักรความร้อนตรวจสอบการห่อหุ้มและการเชื่อมต่อ เวลาทํางานวัดเทียบกับข้อกําหนดความส่องสว่างสิบเอ็ดชั่วโมงและพลังงานสํารองการเตือน แทนที่จะเป็นความจุในแผ่นข้อมูลเซลล์
ผลลัพธ์คือแพ็กที่มีลักษณะเฉพาะและควบคุมการก่อสร้าง พร้อมงบประมาณพลังงานความเสียหายเป็นเอกสาร เส้นโค้งเวลาทํางานเทียบอุณหภูมิ และรายการวัสดุ (BOM) ที่รับรอง—ซึ่งเป็นอาร์ติแฟกต์ที่แน่นอนที่แคมเปญทดสอบแบบ IECEx/ATEX ในบทความสุดท้ายต้องการ และเป็นพื้นฐานที่ OEM สามารถระบุ NiMH ด้วยความมั่นใจภายในเครื่องมือ Ex ia I Ma
Weijiang Power ออกแบบและผลิตเซลล์นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์แบบผนึกและชุดแบตเตอรี่อุตสาหกรรมที่จับคู่กันสำหรับอุปกรณ์ในพื้นที่ห่างไกล นอกตาราง และเกี่ยวข้องกับความปลอดภัย และสนับสนุนพันธมิตร OEM ด้วยไฟล์สมรรถนะ IEC 61951-2, หลักฐานความปลอดภัย IEC 62133-2, การหาคุณลักษณะภาระพัลส์, การทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้าง และการตรวจสอบความถูกต้องร่วมเครื่องชาร์จ/ชุดแบตเตอรี่ โปรดบอกรอบการทำงาน กระแสสูงสุด ช่วงอุณหภูมิ เป้าหมายระยะเวลาทำงาน และมาตรฐานที่ผลิตภัณฑ์ของคุณต้องเป็นไป แล้ววิศวกรของเราจะกำหนดชุดเซลล์และแบตเตอรี่ที่ปกป้องเวลาทำงาน ความน่าเชื่อถือ และอายุการใช้งาน ดูผลิตภัณฑ์ทั้งหมดได้ที่หน้าผลิตภัณฑ์
