IEC چیست؟
استاندارد IEC مخفف International Electrotechnical Commission و مهم ترین استاندارد بین المللی برق میباشد. IEC در واقع یک کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک وابسته به سازمان بین المللی استاندارد ISO است.
این سازمان از طریق تدوین استاندارد در موارد زیر به بازارهای جهانی و جامعه خدمت می کند:
- صنعت برق
- ارزیابی و انطباق محصولات
- روش نصب و پیکربندی در کلیه فناوری های الکتریکی و الکترونیکی
IEC تجارت جهانی و رشد اقتصادی را ارتقا داده و توسعه محصولات، سیستم‌ها و خدمات ایمن، کارآمد و سازگار با محیط زیست را ترغیب می‌نماید. میلیون‌ها دستگاه که با الکترونیک سر و کار دارند از استانداردهای بین المللی IEC و سیستم‌های ارزیابی سازگاری سازمان بین المللی استاندارد ISO استفاده می‌کنند.
1 ) کلیات استاندارد IEC
1-1 هدف و دامنه کاربرد:
استاندارد IEC، نامگذاری، طراحی، ابعاد، تست و الزامات تک سلول نیکل کادمیوم ثانویه، چند وجهی را مشخص می‌نماید.
توجه: در این متن کلمه چند وجهی به سلول‌هایی مستطیل شکل دارای کف اطلاق می‌گردد.
اگر هنوز مقاله معرفی کامل باتری‌های نیکل کادمیوم را نخوانده اید، می‌توانید از طریق این لینک بیشتر با باتری‌های نیکل کادمیوم آشنا شوید.
1-2 مراجع الزامی:
مدارک الزامی زیر شامل مقرراتی که از طریق منابع در این متن، مفاد استاندارد بین المللی IEC را تشکیل داده‌اند.
استانداردهای موجود:
- (486) IEC 60050 : واژگان الکتریکی بین المللی، فصل 486 سلول‌های ثانویه و باتری‌ها
- IEC60410 : نمونه طرح‌ها و رویه بازرسی
- IEC60417:(کلیه قسمت‌ها) سمبولهای گرافیکی تجهیزات
- IEC60485: ولت مترهای DC الکترونیکی دیجیتال و مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال الکترونیکی
- IEC61438: ایمنی و خطرات احتمالی در استفاده از سلول‌های قلیایی ثانویه و باتری‌ها و راهنمای تولیدکنندگان تجهیزات و مصرف کنندگان
1-3 تعاریف:
در این استاندارد بین المللی، تعاریف شامل (486) IEC 60050 و تعاریف زیر میباشد.
1-3-1 منفذ دار:
یک سلول ثانویه دارای یک درپوش است که توسط یک منفذ، گازهای تولیدی می‌توانند خارج شوند.
توجه: منفذ سلول ممکن است توسط یک سیستم ونت تجهیز شده باشد.
1-3-2 ولتاژ نامی:
ولتاژ یک تک سلول نیکل کادمیوم منفذدار قابل شارژ، 1.2 ولت میباشد.
1-3-3 ظرفیت نامی:
مقدار ظرفیت C5Ah (آمپر ساعت) اعلام شده توسط سازنده که در آن یک تک سلول می‌تواند با جریان ItA 0.2 تا رسیدن به ولتاژ نهایی V1 در°C 20 پس از شارژ، تخلیه گردد. شرایط شارژ، نگهداری و تخلیه در بند 4 مشخص شده است.
1-3-4 تلرانس اندازه گیری پارامترها:
دقت کلی مقادیر اندازه گیری شده، مربوط به مقادیر واقعی یا مشخص شده باید در محدوه تلرانس‌های زیر باشد.
الف ) ٪1± برای ولتاژ
ب ) ٪1± برای جریان
ج ) 2 درجه سانتیگراد برای دما
د ) ٪0.1± برای زمان
ه ) ٪1± برای ظرفیت
این تلرانس‌ها شامل ترکیبی از دقت تجهیزات اندازه گیری، تکنیک‌های اندازه گیری استفاده شده و تمام دیگر منابع خطا در رویه تست میباشد. برای کمک در انتخاب ابزار به استاندارد IEC 60051 برای تجهیزات آنالوگ و IEC60485 برای تجهیزات دیجیتال مراجعه شود. ضمنا جزئیات استفاده از ابزار باید در نتیجه گزارشات قید گردد.
2) نامگذاری و علامت گذاری در استاندارد IEC
2-1 نامگذاری سلول‌ها:
تک سلول‌های نیکل کادمیوم ثانویه، با سطح مقطع چند وجهی با حرف K مشخص می‌شوند، پس از آن یکی از حروف L ، M ، H یا X به صورت زیر می‌آید:
L : با نرخ تخلیه کم
M : با نرخ تخلیه متوسط
H : با نرخ تخلیه بالا
X : با نرخ تخلیه بسیار بالا
یادآوری: به طور معمول ولی نه منحصرا این نامگذاری برای انواع سلول‌های زیر می‌باشند:
L : تا ItA 0.5
M : تا ItA 3.5
H : تا ItA 7
X : بالاتر از ItA 7
پس از این دو حرف، ارقام ظرفیت سلول به آمپر ساعت می‌آید برای مثال: 185 KH. برای سلول‌هایی با بدنه پلاستیکی باید حرف P بعد از اعداد بیاید برای مثال P185 KH
2-2 ترمینال کردن سلول‌ها:
استاندارد IEC ترمینال سلول‌ها را مشخص نمی‌کند.
2-3 علامت گذاری:
هر سلول یا بلوک تکی باید حداقل با اطلاعات زیر، به صورت با دوام علامت گذاری گردد:
- نوع سلول (نامگذاری در بخش 1-2 مشخص شده است. هم چنین علاوه بر آن برای یک تولید کننده، استفاده از نامگذاری مدل‌های خودش مجاز میباشد).
- نام یا علامت تجاری تولیدکننده و یا تامین‌کننده
- ترمینال مثبت: به وسیله یک واشر قرمز رنگ و یا یک نماد برجسته مشخص شده باشد (نمادهای گرافیکی 5005 از استاندارد IEC60417 را ملاحظه فرمایید).
2-4 توصیه های ایمنی:
تولیدکننده باید توصیه هایی برای ایمنی حمل ونقل سلول تهیه نماید (به IEC61438 نگاه کنید).
3) ابعاد در استاندارد IEC
نکته 1: سلول‌های بدنه فلزی ممکن است دارای 2 ترمینال یا بیشتر و 4 دستگیره یا بیشتر باشند.
نکته 2: سلول‌های بدنه پلاستیکی ممکن است دارای 2 ترمینال یا بیشتر و بدون دستگیره باشند.
2-2 ترمینال کردن سلول‌ها:
استاندارد IEC ترمینال سلول‌ها را مشخص نمی‌کند.
2-3 علامت گذاری:
هر سلول یا بلوک تکی باید حداقل با اطلاعات زیر، به صورت با دوام علامت گذاری گردد:
- نوع سلول (نامگذاری در بخش 1-2 مشخص شده است. هم چنین علاوه بر آن برای یک تولید کننده، استفاده از نامگذاری مدل‌های خودش مجاز میباشد).
- نام یا علامت تجاری تولیدکننده و یا تامین‌کننده
- ترمینال مثبت: به وسیله یک واشر قرمز رنگ و یا یک نماد برجسته مشخص شده باشد (نمادهای گرافیکی 5005 از استاندارد IEC شماره 60417 را ملاحظه فرمایید).
2-4 توصیه های ایمنی:
تولیدکننده باید توصیه هایی برای ایمنی حمل ونقل سلول تهیه نماید (به IEC61438 نگاه کنید).
نکته 1: مقادیر داده شده در جداول 1(A) و1(B)، بیان کننده مقادیر ترجیحی می‌باشند.
نکته 2: عرض مربوط به ابعاد کلی سلول به جز عرض دستگیره‌ها میباشد.
مقدار عرض و طول داده شده در جداول 1(A) و 1(B) بیشترین مقدار آن بوده و مقدار تلرانس کاهشی آن در جدول 2 داده شده است.
نکته 3: مقدار ارتفاع داده شده در جدول a1 و b1 مربوط به حداکثر ارتفاع تا بالای ترمینال‌ها و یا درپوش بسته شده سلول میباشد، هرکدام که بزرگتر بود.
نکته 4: مقادیر داده شده در جدول a1 و b1 به ظرفیت سلول وابسته نمی‌باشند؛ آن‌ها برای تمام انواع و مقادیر باتری‌های منفذدار نیکل کادمیوم مستطیل شکل مدل‌های L ، M ، H یا X مورد پذیرش می‌باشند.
4) تستهای الکتریکی در استاندارد IEC
جریان‌های شارژ و تخلیه جهت تست باید مطابق با 1-4 تا 9-4 و بر اساس مقادیر ظرفیت نامی سلول باشند.
4-1 رویه شارژ برای اهداف آزمایشی:
قبل از شارژ، سلول‌ها باید در دمای 5±20 درجه سانتیگراد با جریان ثابت ItA 0.2 تا ولتاژ نهایی 1 ولت تخلیه گردند. شارژ قبل از انواع آزمون‌های تخلیه، باید بر اساس دمای محیط C° 5 ± 20 و با جریان ثابت ItA 2/0 در طول مدت زمان 7 تا 8 ساعت انجام پذیرد، مگر در مواردی که در این استاندارد مشخص شده باشد.
4-2 عملکرد تخلیه :
تستهای تخلیه زیر باید به ترتیب انجام شوند و کلیه سلول‌ها در دمای 20+ و 5+ و 18- درجه سانتیگراد تست گردند.
4-2-1 عملکرد تخلیه در°20 سانتی گراد:
سلول‌ها باید بر اساس بخش 1-4 شارژ گردند و پس از شارژ، سلول‌ها باید برای حداقل 1 ساعت و حداکثر 4 ساعت در دمای محیط 5±20 درجه سانتیگراد نگهداری شوند و سپس بر اساس جدول 3 تخلیه گردند، زمان تخلیه نباید از حداقل‌های تعیین شده در جدول 3 کمتر باشد.
الف: انجام این تست تا 5 بار مجاز میباشد؛ با این حال در صورتی که در پایان اولین تست، به نتایج دلخواه دست پیدا کردیم، می توانیم تست را قطع نماییم.
ب: قبل از تست ItA 5 و ItA 10، در صورت نیاز یک سیکل تهویه به کار بگیرید، این سیکل شامل شارژ و تخلیه در ItA 0.2 بر اساس 4-1 و 4-2-1 میباشد.
4-2-2 : عملکرد تخلیه در C° 5:
سلول باید بر اساس بخش 1-4 شارژ شود. پس از شارژ باید در دمای محیط C° 5 ± 2 برای 24 ساعت نگهداری گردد. این عمل برای اطمینان از رسیدن دمای الکترولیت به دمای C° 5 ± 2 در طول 24 ساعت میباشد. سپس باید در همان دمای محیط بر اساس مشخصات جدول 4 تخلیه گردد. زمان جریان تخلیه نباید از حداقل مقدار مشخص شده در جدول 4 کمتر باشد.
قبل از تست تخلیه ItA 2 و ItA 5، می‌توان یک سیکل تهویه را در صورت نیاز انجام داد. این سیکل شامل شارژ و تخلیه در دمای محیط C° 20 ± 5 با جریان ItA 0.2 بر اساس بخش 1-4 و محیط 1-2-4 میباشد.
4-2-3 عملکرد تخلیه در C° 18- :
سلول باید بر اساس بخش 4-1 شارژ گردد، پس از شارژ، سلول باید در دمای محیط C° -18 ± 2 برای 24ساعت نگهداری شود. این عمل جهت حصول اطمینان از رسیدن دمای الکترولیت به دمای C° 2 ± 18- در طول 24 ساعت است. پس از آن باید در همان دمای محیط بر اساس مشخصات جدول 5 تخلیه گردد. زمان‌های تخلیه نباید از حداقل مقدار مشخص شده در جدول 5 کمتر باشد.
قبل از تست تخلیه ItA 2 و ItA 5 ممکن است یک سیکل تهویه در صورت نیاز انجام پذیرد. این سیکل شامل شارژ و تخلیه با ItA 0.2 در دمای محیط C° 20 ± 5 بر اساس بخش 4-1 و 4-2-1 میباشد.
4-2-4 تست جریان زیاد:
این تست جهت بررسی توانایی مقاومت سلول در برابر جریان‌های زیاد میباشد.
4-2-4-1 روش تست:
سلول‌ها باید بر اساس بخش 4-1 شارژ گردند. پس از شارژ سلول‌ها باید حداقل 1 ساعت و حداکثر 4 ساعت در دمای محیط C° ± 20 ± 5 نگهداری شوند. سپس باید در همان دمای محیط برای 5 ثانیه و بر اساس جریان‌های داده شده در جدول 6 تخلیه گردند. در زمان تخلیه ولتاژ ترمینال‌های باتری باید ثبت گردد.
4-2-4-2 معیارهای پذیرش:
هیچ‌گونه تغییر شکل و ذوب شدگی در بدنه سلول و یا تغییر شکلی در اجزا سلول نباید مشاهده گردد. هم‌چنین ولتاژ سلول‌ها در طول تخلیه نباید هیچ گونه قطع شدگی داشته باشد.
4-3 بقای شارژ در استاندارد IEC:
نگهداری شارژ بر اساس روش زیر تست می‌گردد.
پس از شارژ بر اساس بخش 4-1 ، سلول در حالت مدار باز برای 28 روز باید نگهداری شود. میانگین دمای محیط در طول دوره باید C° 2 ± 20 باشد. درجه حرارت محیط می‌تواند در یک دوره کوتاه درون محدوده C° 5 ± 20 نیز قرار بگیرد. سپس باید بر اساس شرایط مشخص شده در بخش 4-2-1 و جریان ItA 0.2 تخلیه گردند. مدت زمان تخلیه نباید کمتر از 4 ساعت باشد.
4-4 پایداری:
4-4-1 پایداری در حالت سیکل:
4-4-1-1 شرایط تست:
تست پایداری در استاندارد IEC باید در دمای محیط 5 ± 20 ± درجه سانتیگراد انجام پذیرد، هم‌چنین باید از افزایش دمای الکترولیت در طول تست به بالای C° 40 جلوگیری نمود به عنوان مثال در صورت لزوم، با فراهم آوردن تجهیزات تهویه هوا این کار را انجام داد.
جهت جلوگیری از کاهش سطح الکترولیت ممکن است در طول تست آب مقطر و یا آبی که سختی آن گرفته شده، بر اساس توصیه سازنده، به سلول اضافه نمود.
در هر زمانی مشخصات الکترولیت با توصیه های سازنده مغایرت داشت، الکترولیت را تعویض نمایید.
سلول باید بر اساس بخش 4-1 ، آماده گردد.
4-4-1-2 سیکل 1 تا 50:
انجام سیکل باید بر اساس شرایط مشخص شده در جدول 7 انجام گردد .شارژ و تخلیه در تمام مدت بر اساس جریان ثابت انجام می‌پذیرد.
انجام سیکل به جز سیکل 49 و 50 به منظور شروع پنجاه سیکل بعدی، باید پیوسته باشد.
4-4-1-3 شرایط پذیرش:
سیکل 1 تا 50 باید تا زمانی که طول تخلیه در هر سیکل پنجاهم کمتر از 3 ساعت و 30 دقیقه گردد، تکرار شود. در این مرحله یک سیکل بیشتر بر اساس بخش 4-2-1 با ItA 0.2 انجام پذیرد. تست پایداری در نظر گرفته شده زمانی تکمیل خواهد شد که در دو سیکل پی در پی، زمان تخلیه کمتر از 3 ساعت و 30 دقیقه باشد. تعداد سیکل‌ها زمانی که تست کامل انجام پذیرفت، نباید کمتر از 500 سیکل باشد.
4-4-2 پایداری شارژ دائمی:
استاندارد IEC تست پایداری شارژ دائمی را مشخص نمی‌نماید.
سلول باید بر اساس بخش 4-1 تخلیه گردد.
سلول باید بر اساس مشخصات جدول 8 با ولتاژ ثابت شارژ گردد.
4-5 پذیرش شارژ درحالت ولتاژ ثابت:
سلول باید بر اساس بخش 4-1 تخلیه گردد. سلول باید بر اساس مشخصات جدول 8 با ولتاژ ثابت شارژ گردد.
جریان شارژ باید در ItA 2/0 محدود گردد. دما C° 20 ± 5 و مدت زمان شارژ باید 24 ساعت باشد. طبق استاندارد IEC پس از شارژ، سلول باید در دمای محیط C° 20 ± 5 برای حداقل 1 ساعت و حداکثر 4 ساعت نگهداری شود و سپس سلول بر اساس شرایط بخش 4-2-1 با ItA 0.2 تخلیه گردد. طول زمان نباید کمتر از 4 ساعت باشد.
4-6 شارژ زیاد:
استاندار IEC تست شارژ زیاد را مشخص نمی‌نماید.
4-7 عملکرد در پوش سلول:
استاندارد IEC عملکرد در پوش سلول را مشخص نمی‌نماید.
4-8 آزمون بقای الکترولیت:
در زمان شارژ، گاز درون سلول تولید می‌شود و الکترولیت به همراه گاز، به هوا اسپری خواهد شد، که منجر به کاهش الکترولیت می‌گردد. برای جلوگیری از این کاهش، صفحه هایی در سلول و یا در سیستم درپوش قرار داده می‌شوند تا سلول را مسدود کنند.
این تست برای ارزیابی توانایی سلول جهت جلوگیری از کاهش الکترولیت است.
4-8-1 رویه تست:
قبل از انجام تست، باید سطح الکترولیت براساس راهنمای سازنده در سطح ماکزیمم آن تنظیم گردد، سلول باید بر اساس بخش 4-1 شارژ گردد. شارژ باید با جریان ثابت ItA 0.05 برای 2 ساعت ادامه یابد.
گازهای خروجی از درپوش(vent) در مدت زمان 2 ساعت شارژ اضافی باید درون 3 عدد بطری که به صورت سری به یکدیگر وصل شده اند و هر ظرف حاوی اسید سولفوریک 1.200 مول برلیتر میباشد، عبور نمایند. پس از این مدت مقدار هیدرو کسید پتاسیم جذب شده در اسید سولفوریک باید اندازه گیری شود.
4-8-2 شرایط پذیر:
کل مقدار هیدروکسید پتاسیم اندازه گیری شده، نباید از mg/Ah 0.05 بیشتر باشد.
4-9 انبارش:
سلول بر اساس راهنمای سازنده برای نگهداری آماده گردد. سلول سپس باید برای 12 ماه در دمای متوسط C° 20 ± 5 و رطوبت ٪20 ± 65 نگهداری شود. در طول نگهداری دمای محیط نباید از C° 20 ± 5 تجاوز نماید.
پس از اتمام زمان نگهداری، سلول باید برای استفاده ،بر اساس راهنمای سازنده آماده گردد. سلول سپس باید بر اساس بخش 4-2-1 تست شده و کلیه مشخصات قید شده در آن را پوشش دهد.
4-9-1 تستهای مکانیکی:
آزمایشات مکانیکی باید مرتبط با کاربرد در نظر گرفته شده، طراحی گردد. این استاندارد تستهای مکانیکی را که بر اساس توافق خریدار و سازنده میباشد، مشخص نمی‌نماید.
4-9-2 ظاهر فیزیکی:
بازدید چشمی باید روی سلول‌ها انجام پذیرد ظاهر آن باید بدون ترک خوردگی، آسیب و یا خوردگی باشد، هرگونه تغییر شکل باید در محدوده تلرانس مورد تایید ابعاد که توسط سازنده مشخص شده، قرار داشته باشد.
5) شرایط برای تایید و پذیرش استاندارد IEC
5-1 تایید نوعی ( TYPE Approval) :
برای تایید نوعی، نمونه‌ها و رویه تست در جدول 9 داده شده است، کل سلول‌های مورد نیاز برای تایید نوعی 21 عدد میباشد، سلول‌های استفاده شده برای تست باید نو باشند.
همه سلول‌های در معرض تست در گروه A قرار می‌گیرند. پس از آن، آن‌ها به صورت اتفاقی در 4 گروه 5 سلولی معین B ، C ، D ، E به ترتیب تقسیم می‌کنیم.یک سلول باقی‌مانده به عنوان یدکی برای انجام تکرار تست در صورت وقوع یک اتفاق خارج از مسئولیت سازنده، استفاده می‌شود. تست باید به ترتیب برای هر گروه از سلول‌ها انجام پذیرد.
تعداد سلول‌های معیوب قابل تایید در هر گروه و در مجموع در جدول شماره 9 قرار داده شده‌اند. (سلولی به عنوان معیوب در نظر گرفته می‌شود که تمام یا تعدادی از تستهای هر گروه را قبول نشود)
5-2 پذیرش مجموعه باتری :
این تست‌ها برای تحویل سلول‌های تکی انجام می‌پذیرد، مگر در مواردی که بین خریدار و فروشنده توافق دیگری حاصل گردد. بازرسی و تست‌ها بر اساس سطح بازرسی و AQL (سطح کیفیت مورد تایید) در جدول 10 پیشنهاد شده‌اند . روش نمونه گیری بر اساس استاندارد IEC شماره 60410 میباشد.
توجه : 2 خطا و بیشتر بر روی 1 سلول نباید اتفاق بیافتد. تنها خطای متناظر با کمترین AQL مورد توجه قرار گرفته است.