Akumulatory Panasonic dla profesjonalistów – jak postępować z akumulatorami VRLA?

Akumulatory Panasonic dla profesjonalistów – jak postępować z akumulatorami VRLA?

Wczoraj

Wytrzymałe akumulatory ołowiowo-kwasowe firmy Panasonic są zaprojektowane tak, aby zapewnić wyjątkową wydajność w zakresie przeładowania, nadmiernego rozładowania i odporności na wibracje oraz wstrząsy. Kompaktowe akumulatory pozwalają zaoszczędzić miejsce podczas instalacji, zapewniając jednocześnie pełną i niezawodną moc. Zastosowanie specjalnych epoksydów uszczelniających, obudowy oraz konstrukcji pokrywy, a także długich elementów uszczelniających dla słupków i łączników sprawia, że ​​akumulatory VRLA charakteryzują się wyjątkową odpornością na wycieki i mogą być stosowane w dowolnej pozycji.

Akumulatory VRLA - charakterystyka

Akumulatory kwasowo-ołowiowe z regulowanym zaworem (VRLA) obecne na rynku od ponad 30 lat, to modele, które nie wymagają dodawania wody. Akumulatory oparte na technologii AGM (Absorbed Glass Mat) z kratkami wapniowymi, zapewniają doskonałą wydajność i zwiększoną żywotność.

Panasonic, opierając się na sprawdzonej wiedzy technologicznej, szybko zareagował na potrzeby rynku, opracowując akumulatory o długim cyklu życia oraz poprawionej możliwości ładowania, aby umożliwić szybkie ładowanie w ciągu 1 do 2 godzin. Akumulator VRLA obejmują szeroki zakres zastosowań.

Zastosowania:

  • Aplikacje zasilania rezerwowego
    Sprzęt komunikacyjny: stacja bazowa, PBX, CATV, WLL, ONU, STB itp.

           - Back-up podczas awarii zasilania: U PS, ECR, zasilanie rezerwowe do komputerów, sekwencery itp.
           - Sprzęt awaryjny: sygnalizacja świetlna, alarmy przeciwpożarowe i przeciwwłamaniowe, radiotelefony, żaluzje, kontrola pozycji zatrzymania (maszyny i windy) itp.

  • Aplikacje zasilania głównego
    - Sprzęt komunikacyjny: transceivery
    - Pojazdy sterowane elektrycznie: wózki dostawcze, zautomatyzowane transportery, elektryczne wózki inwalidzkie, roboty czyszczące, samochody elektryczne itp.

            - Narzędzia i rozruszniki silnika: nożyce do trawy, nożyce do żywopłotu, wiertarko-wkrętarki akumulatorowe, wkrętaki, narty wodne, elektryczne piły itp.
            - Urządzenia przemysłowe / sprzęt medyczny *: sprzęt pomiarowy, sprzęt medyczny, który nie jest krytyczny dla życia (elektrokardiogram), itp.

            - Fotografia: aparaty fotograficzne, VTR / VCR, oświetlenie itp.
            - Zabawki i hobby: sterowniki radiowe, silniki i napędy, światła itp.
            - Zróżnicowane zastosowania: zintegrowany VTR / VCR, nagrywarki, inny sprzęt przenośny itp.

Właściwości akumulatorów VRLA

  • Struktura odporna na wyciek

Wymagana minimalna ilość elektrolitu jest impregnowana i zatrzymywana przez płytki dodatnie i ujemne oraz separatory; dlatego elektrolit nie płynie swobodnie. Ponadto terminal ma uszczelnioną strukturę zabezpieczoną długimi ścieżkami klejowymi oraz cechuje się zastosowaniem silnych klejów epoksydowych, co sprawia, że bateria jest szczelna.

(Uwaga) W zastosowaniach zasilania rezerwowego, jeśli akumulator będzie nadal używany po przekroczeniu punktu, w którym czas rozładowania spadł do 50% wartości początkowej, może wystąpić pęknięcie obudowy akumulatora, powodujące wyciek elektrolitu.

  • Długa żywotność

Żywotność serii LC-P, LC-X jest w przybliżeniu dwukrotnie większa niż w konwencjonalnych akumulatorach serii LC-R (temperatura 25°C, szybkość rozładowania 0,25 CA / 1,75 V/ogniwo, częstotliwość rozładowania - co 6 miesięcy, ładowanie 2,30 V / ogniwo).

  • Łatwa konserwacja

W przeciwieństwie do konwencjonalnych akumulatorów, w których elektrolit może swobodnie przepływać, baterie VRLA nie wymagają dokładnej kontroli elektrolitu, ani dodawania wody, co zapewnia pełną funkcjonalność akumulatora i ułatwia konserwację.

  • Brak „mgły” lub oparów z kwasu siarkowego

W przeciwieństwie do konwencjonalnych akumulatorów, w których elektrolit może swobodnie przepływać, akumulatory VRLA nie generują mgły kwasu siarkowego ani gazów pod warunkiem stosowania do zaleceń. W zastosowaniach w warunkach innych niż zalecane może jednak wystąpić powstanie mgły i gazu kwasu siarkowego, dlatego nie należy projektować obudowy baterii o zamkniętej strukturze.

  • Wyjątkowa poprawa głębokiego wyładowania

Akumulatory Panasonic VRLA wykazują wyjątkową zdolność do ponownego ładowania nawet po głębokim rozładowaniu, co często jest spowodowane wyłączeniem wyłącznika urządzenia, a następnie zatrzymaniem (zakłada się około 1 miesiąca w temperaturze pokojowej).

Przykład ponownego ładowania po głębokim rozładowaniu i zatrzymaniu

Fot. Przykład ponownego ładowania po głębokim rozładowaniu i zatrzymaniu

Transport

Wszystkie akumulatory kwasowo-ołowiowe Panasonic są nieuregulowane przez DOT w transporcie samochodowym, kolejowym, morskim i lotniczym, ponieważ spełniają wymagania 49 CFR 173.159 (d). Jedynymi wymaganiami transportowymi są:

1) Akumulator musi być bezpiecznie zapakowany w taki sposób, aby zapobiec możliwości zwarcia.

2) Akumulator i najbardziej zewnętrzne opakowanie musi być oznaczone jako "HERMETYCZNY" lub "BATERIA HERMETYCZNA"/"BATERIA NIECIEKŁA"

Wszystkie akumulatory kwasowo-ołowiowe Panasonic są nieuregulowane w transporcie lotniczym, ponieważ spełniają wymagania określone w Specjalnej Regulacji - "A67", ogłoszonej przez Międzynarodowe Stowarzyszenie Transportu Lotniczego (IATA) i Międzynarodową Organizację Lotnictwa Cywilnego (ICAO).

Spełniają również wymagania w zakresie wibracji i różnicy ciśnień zgodnie z międzynarodowymi rozporządzeniami morskimi dotyczącymi towarów niebezpiecznych (IMDG).

  • ISO 9001

Systemy jakości w fabryce Panasonic SLMB (Chiny) zostały uznane i zarejestrowane przez System rejestracji korporacyjnej Quality Assurance zgodnie z normą ISO 9001.

  • ISO 14001

Systemy zarządzania środowiskowego w fabryce SLMB (Chiny) zostały zatwierdzone przez ISO 14001.

  • JIS (Japan Industrial Standards)

Szczelne akumulatory kwasowo-ołowiowe są zgodne z JIS C8702.

  • UL

Nasze akumulatory VRLA są zgodne ze standardem UL1989 (Standby Batteries). UL1989 wymaga, aby akumulator był wolny od niebezpieczeństwa pęknięcia, to znaczy, kiedy bateria jest przeładowana, otwiera się zawór odpowietrzający, aby uwolnić ciśnienie wewnętrzne. Zgodne z UL typy akumulatorów VRLA są wymienione w poniższej tabeli. Wiele rozpoznanych rodzajów baterii jest używanych w takich zastosowaniach, jak światła awaryjne.

Akumulatory VRLA Panasonic z certyfikatami VDE, UL

  • VDE i inne

Wymieniono również rodzaje akumulatorów VRLA, które zdobyły certyfikat VDE (Niemcy)

Korzyści zastosowania akumulatorów VRLA Panasonic:

  • szczelność,
  • zawory pozwalające na zapewnienie wysokiego bezpieczeństwa podczas eksploatacji,
  • bezobsługowość,
  • kompaktowa konstrukcja pozwalająca na oszczędność miejsca podczas instalacji,
  • temperatura pracy -15°C do +50°C (zalecana 20°C),
  • możliwość pracy w dowolnym ustawieniu.

Jak postępować z akumulatorami? Najczęstsze zagrożenia

Akumulatory VRLA są często wystawione na działanie czynników zewnętrznych, które mają wpływ na fizyczną integralność produktów. Jednym z głównych wrogów jest interakcja chemiczna z niezgodnymi substancjami.

Po miesiącach lub latach użytkowania, ostatecznym skutkiem jest osłabiona struktura pojemnika, która powoduje wyciek elektrolitu.

W prawie wszystkich przypadkach wynikiem złego użytkowania jest zewnętrzne zwarcie, które prowadzi do nagrzewania, stopienia bloku baterii, pożaru lub wybuchu. Mimo widocznych w specyfikacjach i instrukcjach, informacji o zachowaniu ostrożność w odniesieniu do ewentualnych negatywnych wpływów czynników zewnętrznych na akumulator.

Informacje poniżej mają na celu podniesienie świadomości użytkowników produktów VRLA w celu zminimalizowania liczby wypadków. Są również pomocą w przypadku parametrów użytecznych do utrwalenia produktu.

ABS (CAS 9003-56-9)

kopolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy jest terpolimerem wytworzonym w procesie polimeryzacji styrenu i akrylonitrylu w obecności polibutadienu. Proporcje mogą wynosić od 15 do 35% akrylonitrylu, 5 do 30% butadienu i 40 do 60% styrenu.

Wzór chemiczny i struktura cząsteczki ABS

Fot. Wzór chemiczny i struktura cząsteczki

Fizyczne i chemiczne właściwości ABS zależą od proporcji, metod wytwarzania i samego producenta.

Przykład karty UL określającej fizyczne właściwości produktu

Przykład karty UL określającej fizyczne właściwości produktu (producent Isono Corp. Ltd.).

Właściwości ABS:
Właściwości fizyczne ABS (zakres uniwersalny):

  • Maksymalny zakres temperatur: +85 - 100°C
  • Temperatura mięknienia: +90 - 120°C
  • Temperatura topnienia: +220-250°C
  • Punkt temperatury zimnej: -40°C
  • Procentowe wydłużenie przy zerwaniu: 15-30%
  • Gęstość: 1,04 do 1,12 g · cm-3
  • Określona pojemność cieplna: 1,3 kJ · kg -1 · K -1
  • Specyficzna przewodność cieplna: 0,18 W · m-1 · K-1
  • Wytrzymałość dielektryczna: do 120 kV · mm-1

Substancje, które reagują z ABS, zmieniają strukturę cząsteczki lub wpływają na łańcuchy polimerowe, przez co nieodwracalnie pogarszają właściwości fizyczne. Przedwczesne pęknięcia naprężeniowe są wynikiem działania:

  • alkoholi,
  • klejów,
  • detergentów,
  • smarów,
  • olejów,
  • plastyfikatorów,
  • rozpuszczalników.

Problemem dla użytkowników jest fakt, że lista kategorii substancji reagujących z ABS jest bardziej szczegółowa, a kompleksowa identyfikacja nie jest łatwa, ponieważ niektóre produkty nie posiadają pełnej listy substancji.

Przykłady:

  • Alkohole stosowane jako substancje do sterylizacji rąk; użytkownik może wejść w kontakt z akumulatorem. Przykład: Hartmann Sterillium® med, substancja: etanol
  • Kleje stosowane jako materiał spajający, zabezpieczający i / lub uszczelniający pomiędzy konstrukcjami metal-metal. Przykład: Loctite® 243 lub inne beztlenowe kleje, substancja: DEP
  • Detergenty do dezynfekcji wyrobów medycznych; mogą stykać się z pojemnikami na baterie Przykład: Densys Onda®, substancja: chlor
  • Smary stosowane podczas działania/ ustawiania maszyn mogą zawierać dodatki, które nie są kompatybilne z ABS. Przykład: Bechem Berulub PAL 3, substancja: amidy wyższych kwasów tłuszczowych
  • Blachy stalowe do wytwarzania tacek podtrzymujących baterie są powlekane olejem formującym dla łatwego cięcia i formowania, jak również ochrony antykorozyjnej. Niektóre oleje syntetyczne i / lub ich dodatki mogą nie być kompatybilne z ABS. Przykład: Fuchs Renoform® MZAN, substancja: chlor
  • Plastyfikatory są szeroko stosowane w gumach, przekładkach, taśmach blokujących, taśmach samoprzylepnych i taśmach napinających, które to są szeroko stosowane jako elementy mocujące do pojemników na baterie. Przykład: Taśma dwustronna tesa® 51903, substancja: DOA
  • Rozpuszczalniki używane do czyszczenia mogą również zawierać substancje potencjalnie szkodzące materiałowi ABS. Przykład: Eastman Eastapure®, substancja: octan etylu

Należy zachować szczególną ostrożność przy wyborze materiałów współpracujących z obudową ABS akumulatorów. Rozporządzenie REACH 1 i inne przepisy powodują, że skład wybranych materiałów może zostać niezauważony, dlatego użytkownicy muszą stale zwracać uwagę na ich produkt końcowy. Pełny i wyczerpujący wykaz wszystkich substancji o negatywnym wpływie na ABS byłby najlepszym rozwiązaniem. Obecnie użytkownicy muszą posługiwać się niewielką i rozproszoną dokumentacją dostępną w Internecie.

Czasami ograniczone informacje, które można znaleźć, są wątpliwe, np. to, że plastyfikatory DEHP i DINP nie są substancjami szkodliwymi dla ABS, podczas gdy badania Panasonic wykazują wyraźny negatywny ich wpływ. Ponadto, jak wskazano powyżej produkty utrwalające nie zawierają wszystkich substancji składowych, co powoduje dodatkowe utrudnienia.

Siła mocowania
Panasonic zaleca siłę mocowania nie większą niż 10 N/cm2. Nominalna wytrzymałość ABS na zginanie wynosi 5000 N/cm2. Przy grubości ścianki 1 mm uzyskana wytrzymałość na zginanie wynosi 500 N/cm2. Dlatego współczynnik bezpieczeństwa wynosi 50. Dlaczego jest tak wysoki?

Zużycie materiału
"Zużycie jest formą awarii, która występuje w materiałach poddanych zmiennym obciążeniom [...]. W takich okolicznościach możliwe jest wystąpienie awarii przy poziomie naprężeń znacznie niższym niż wytrzymałość na rozciąganie lub granica plastyczności dla obciążenia statycznego. "

Zużycie materiału przy naprężeniu

Zmieniające się naprężenia na pojemnikach ABS mogą być spowodowane:

  • cyklami temperatury
  • wibracjami (mechanicznymi)
  • połączeniem obydwu

Zwłaszcza, gdy ABS jest zamknięty w ramie stalowej V2A, różnica współczynników rozszerzalności cieplnej przyczyni się do zużycia materiału (po zastosowaniu) o wielkość 20:

Współczynniki rozszerzalności cieplnej

Odkształcenie
"Odkształcenie jest zależną od czasu zmianą materiału pod obciążeniem, które jest poniżej jego granicy plastyczności." *

Odkształcenie

Mechanizmy ich działania nie są do końca poznane, jednakże istnieją dowody na synergiczny ich związek, tj. suma ich wspólnych efektów jest większa niż ich indywidualne składniki.
Jeśli weźmiemy również pod uwagę różne współczynniki rozszerzalności cieplnej materiału(ów) mocującego i pojemnika ABS, wpływ zmian temperatury zarówno na zużycie, jak i na siły może być niedoszacowany.

ABS jako terpolimer jest mechanicznie charakteryzowany przez jego lepkość. Ponieważ jest on w zasadzie płynny, obliczenia obciążeń stają się niezwykle złożone. Oto przykład innej mieszanki polimerów na bazie polistyrenu (PS), gdzie lepkość jest różna dla każdej mieszanki, ale jednocześnie krytyczny punkt deformacji zależy również od czasu (t), ponadto nie można go prosto ekstrapolować.

Mieszanka polimerów na bazie polistyrenu PS

Przykłady zdarzeń związanych z akumulatorami:

1. Instalacja LC-X1228AP w UPS (paski napinające służą do mocowania)
3 półki po 6 akumulatorów obok siebie w tej szczelnej szafce na baterie. Na każdej półce znajduje się 6 akumulatorów mocowanych za pomocą paska napinającego. Po 7 latach eksploatacji na półce środkowej akumulator stracił część kwasu z powodu pękniętego pojemnika. Podczas tego procesu powstało zwarcie, a będące wynikiem tego ciepło spowodowało stopienie pojemnika ABS.

Instalacja LC-X1228AP w UPS

2. LC-XC1222P skrzynia transportowa V2A (pozostałości oleiste na powierzchni stali)

Fragment raportu z analizy, w którym dwa akumulatory zostały połączone szeregowo i zainstalowane w obudowie. W ciągu niecałych dwóch lat eksploatacji powstało pęknięcie i wylał się kwas.

LC-XC1222P skrzynia transportowa V2A

LC-XC1222P skrzynia transportowa V2A

3. LC-R127R2PG1 w stalowej obudowie V2A (zmiękczacze i resztki amidów kwasów tłuszczowych z procesu montażu)

LC-R127R2PG1 w stalowej obudowie V2A

Fragment raportu z analizy, w którym 32 akumulatory połączono szeregowo. Po 3 latach eksploatacji jeden akumulator zaczynał wyciekać. Wyciek zlokalizowano w pobliżu ściany bocznej wspornika instalacyjnego.

Opakowanie

Widok ściany zbiornika w pobliżu obszaru wycieku. Obszar "wewnątrz" pokazuje złamany wzór, którego faktura przypomina nienaruszoną mieszankę ABS. "Powierzchnia" lub zewnętrzna powierzchnia bocznej ścianki pojemnika wygląda gładko, jak szkło. Ten wzór jest typowy dla ABS, który został chemicznie zmieniony.

Analiza widmowa MRM obszaru wycieku

Analiza widmowa MRM obszaru wycieku

Wykres GC MS obszaru wycieku

Wykres GC / MS (Gas Chromatography-Mass Spectroscopy) obszaru wycieku

Wnioski

We wszystkich trzech przedstawionych przypadkach wycieków z pojemników istnieje duże prawdopodobieństwo, że połączenie zużycia materiału i odkształcenia, a także negatywnego wpływu substancji wrażliwych na ABS, spowodowały zniszczenie pojemnika i zaburzenie jego integralności. W niektórych przypadkach miało to miejsce w ciągu poniżej dwóch lat eksploatacji.

Współczynnik bezpieczeństwa wynoszący 50 w odniesieniu do ciśnienia utrwalania pojemników VRLA jest dobrze dobrany, ale nie zapobiega pęknięciom, jeżeli ABS kruszeje pod wpływem szkodliwych substancji.

Polecane produkty:

Polecane kategorie:

Polecane akcesoria:

Źródło: https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/panasonic_vrla_whitepaper_01_09_16.pdf

Jeśli uważasz, że możemy poprawić ten artykuł dzięki Tobie, prosimy o kontakt pod adresem: [email protected] Dziękujemy - Zespół Conrad.