Trong máy hàn Inverter, mạch bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện các trạng thái bất thường như quá dòng, quá nhiệt, quá áp, xung điện áp, dòng khởi động lớn hoặc sự cố tầng công suất, sau đó hạn chế công suất hoặc ngắt máy trước khi hư hỏng lan rộng.

Một số thiết kế máy hàn thực tế có các khối như bảo vệ đầu vào, cảm biến nhiệt, IGBT, diode, bo điều khiển và quạt làm mát; tài liệu kỹ thuật của máy hàn Inverter cũng mô tả các mạch bảo vệ quá tải và quá nhiệt.

1. Linh kiện bảo vệ máy hàn là gì?

Linh kiện bảo vệ là các linh kiện được bố trí tại đầu vào, tầng công suất, mạch điều khiển và đầu ra nhằm hạn chế ảnh hưởng của sự cố đến các bộ phận quan trọng.

Có thể chia thành các nhóm:

Lưu ý: không phải mọi máy hàn đều sử dụng tất cả các linh kiện trên. Cấu trúc phụ thuộc công suất, topology và nhà sản xuất.

2. Cầu chì – lớp bảo vệ đầu tiên

Cầu chì (Fuse) thường nằm ở phía đầu vào nguồn.

Khi dòng điện vượt quá giới hạn trong điều kiện sự cố, cầu chì có thể đứt để ngắt nguồn.

AC 220V
   │
   ▼
┌────────┐
│ CẦU CHÌ│
└───┬────┘
    │
    ▼
MẠCH LỌC
    │
    ▼
CẦU DIODE

Cầu chì có tác dụng hạn chế hậu quả khi xảy ra sự cố nghiêm trọng như:

• Chập cầu diode
• Chập IGBT/MOSFET
• Chập tụ
• Sự cố nguồn đầu vào.

Lưu ý khi thay cầu chì

Không nên tự ý thay cầu chì bằng loại có dòng định mức lớn hơn.

Ví dụ máy sử dụng cầu chì đúng chuẩn mà thay bằng loại lớn hơn có thể làm mất khả năng bảo vệ dây dẫn và PCB.

3. MOV – bảo vệ chống xung điện áp

MOV (Metal Oxide Varistor) thường được bố trí ở phía đầu vào.

Nhiệm vụ của MOV là kẹp các xung điện áp quá mức trong giới hạn thiết kế.

          MOV
AC ───────┤├────── Mạch phía sau
          │
         GND

MOV có thể bị hư sau một xung điện áp lớn.

Một MOV bị cháy thường có dấu hiệu:

• Nứt
• Đen
• Cháy bề mặt
• Có mùi khét
• Chập hoặc thay đổi đặc tính.

Các hệ thống nguồn cho thiết bị hàn cũng có thể sử dụng MOV kết hợp với cầu chì và các phần tử bảo vệ đầu vào.

4. NTC – hạn chế dòng khởi động

NTC (Negative Temperature Coefficient) thường được sử dụng để hạn chế dòng nạp ban đầu vào tụ bus.

Khi vừa bật máy, tụ điện áp cao chưa được nạp. Nếu nối trực tiếp với nguồn, dòng nạp ban đầu có thể rất lớn.

NTC giúp hạn chế dòng này.

AC
 │
 ▼
NTC
 │
 ▼
Cầu diode
 │
 ▼
Tụ bus DC

Đây là một linh kiện khá dễ nhận biết bên trong máy hàn.

Một số mạch máy hàn thực tế sử dụng thermistor ở khu vực đầu vào; cấu trúc cụ thể có thể là NTC hoặc PTC tùy thiết kế.

5. PTC – bảo vệ và giới hạn dòng

Một số thiết kế sử dụng PTC thermistor trong mạch hạn dòng.

Khác với NTC, đặc tính của PTC là điện trở tăng khi nhiệt độ tăng trong vùng làm việc phù hợp.

Một số thiết kế máy hàn Inverter sử dụng PTC kết hợp với relay để hạn chế dòng nạp tụ khi khởi động, sau đó relay bypass phần tử hạn dòng khi máy hoạt động bình thường.

Vì vậy khi sửa máy, không nên mặc định linh kiện có ký hiệu thermistor là NTC; cần xác định đúng loại và thông số.

6. Relay soft-start

Ở máy công suất lớn, mạch khởi động có thể sử dụng:

Điện trở/PTC/NTC + Relay.

Nguyên lý:

       BẬT MÁY
          │
          ▼
  Hạn dòng khởi động
          │
          ▼
      Tụ bus nạp
          │
          ▼
        Relay
          │
          ▼
    Bypass phần tử
      hạn dòng

Mục đích là giảm dòng nạp ban đầu nhưng vẫn cho phép máy hoạt động với công suất bình thường sau khi khởi động.

7. Cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt là một trong những thành phần bảo vệ quan trọng nhất của máy hàn.

Nó thường được đặt gần:

• IGBT
• MOSFET
• Diode công suất
• Nhôm tản nhiệt
• Một số khu vực công suất khác.

Khi nhiệt độ vượt ngưỡng:

Nhiệt độ tăng
      ↓
Cảm biến nhiệt
      ↓
Bo điều khiển
      ↓
Giảm / ngắt PWM
      ↓
Tầng công suất dừng

Một số máy hàn có chức năng bảo vệ nhiệt và đèn báo lỗi khi nhiệt độ vượt giới hạn.

8. Thermostat

Thermostat là một dạng phần tử bảo vệ nhiệt có thể đóng/ngắt theo nhiệt độ.

Ví dụ:

Tản nhiệt
   │
   ▼
Thermostat
   │
   ▼
Mạch điều khiển

Khi nhiệt độ đạt ngưỡng thiết kế, thermostat thay đổi trạng thái và mạch điều khiển có thể ngắt công suất.

Một số máy dùng cảm biến điện tử, một số máy dùng thermostat, và một số thiết kế có thể kết hợp nhiều phương pháp.

9. Shunt – bảo vệ quá dòng

Shunt là điện trở có giá trị rất nhỏ dùng để đo dòng.

Khi dòng tăng:

I tăng → điện áp trên shunt tăng → mạch điều khiển phát hiện → giảm/ngắt PWM.

Dòng đầu ra
     │
     ▼
   SHUNT
     │
     ▼
Mạch khuếch đại
     │
     ▼
Comparator / MCU
     │
     ▼
Giảm hoặc ngắt PWM

Shunt vừa có thể phục vụ đo dòng, vừa tham gia hệ thống bảo vệ quá dòng.

10. Cảm biến Hall

Một số máy có thể sử dụng cảm biến Hall để đo dòng điện.

Ưu điểm của cảm biến Hall là có thể đo dòng mà không cần đưa toàn bộ dòng điện qua một điện trở shunt.

Tín hiệu từ cảm biến được đưa về mạch điều khiển để:

• Điều khiển dòng
• Hồi tiếp
• Phát hiện quá dòng
• Giới hạn công suất.

Các hệ thống bảo vệ/đo lường trong thiết bị hàn Inverter có thể sử dụng cảm biến dòng Hall tùy thiết kế.

11. TVS Diode

TVS (Transient Voltage Suppressor) được sử dụng để bảo vệ các mạch nhạy cảm trước các xung điện áp nhanh.

TVS có thể xuất hiện ở:

• Mạch điều khiển
• Driver
• Nguồn phụ
• Các đường tín hiệu.

Nó đặc biệt hữu ích trong việc hạn chế các xung quá áp ngắn.

12. Diode bảo vệ Gate IGBT/MOSFET

Trong mạch điều khiển IGBT/MOSFET, có thể có:

• Diode Gate
• Zener Gate
• Điện trở Gate
• Mạch kẹp điện áp Gate.

Các linh kiện này giúp kiểm soát và bảo vệ tín hiệu Gate.

Ví dụ:

Driver
  │
  ▼
R Gate ─── Diode/Zener
  │
  ▼
Gate IGBT

Nếu mạch Gate bị lỗi, IGBT có thể đóng/ngắt không đúng và nhanh chóng phát nhiệt hoặc hư hỏng.

13. Mạch bảo vệ quá áp

Mạch điều khiển có thể giám sát:

• Điện áp bus DC
• Điện áp đầu ra
• Điện áp nguồn phụ.

Nếu điện áp vượt giới hạn, mạch có thể gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để:

Giảm PWM hoặc ngắt PWM.

Một số máy hàn có mạch theo dõi điện áp trên tụ lọc đầu vào để ngăn máy hoạt động khi điện áp bất thường.

14. Mạch bảo vệ ngắn mạch

Khi đầu ra hàn xảy ra điều kiện bất thường, dòng điện có thể tăng rất nhanh.

Mạch điều khiển sử dụng tín hiệu từ:

• Shunt
• Cảm biến Hall
• Current transformer
• Mạch đo dòng.

Sau đó giới hạn hoặc ngắt xung điều khiển.

Dòng tăng cao
     ↓
Cảm biến dòng
     ↓
Comparator
     ↓
Bảo vệ
     ↓
PWM giảm/ngắt
     ↓
IGBT được bảo vệ

15. Mạch bảo vệ IGBT

IGBT là một trong những linh kiện đắt tiền và quan trọng của máy hàn.

Do đó hệ thống bảo vệ có thể giám sát:

• Dòng điện
• Nhiệt độ
• Điện áp
• Tín hiệu Gate
• Một số điều kiện bất thường khác.

Mục tiêu là ngăn IGBT hoạt động ngoài vùng an toàn.

Đặc biệt, khi IGBT bị chập không nên chỉ thay IGBT mới. Cần kiểm tra driver, điện trở Gate, diode Gate, nguồn driver và các linh kiện công suất liên quan.

16. Quạt làm mát

Quạt không phải linh kiện điện tử bảo vệ theo nghĩa hẹp, nhưng nó đóng vai trò rất quan trọng trong bảo vệ nhiệt.

Luồng khí làm mát giúp giảm nhiệt cho:

• IGBT
• MOSFET
• Diode
• Tản nhiệt
• Biến áp.

Nếu quạt hỏng:

Nhiệt độ tăng → cảm biến nhiệt tác động → máy giảm công suất hoặc ngắt.

Một số máy còn điều khiển tốc độ quạt theo nhiệt độ hoặc trạng thái hoạt động.

17. Mạch bảo vệ kết hợp

Một máy hàn Inverter thường không chỉ có một linh kiện bảo vệ.

Ví dụ:

             AC 220V
                 │
                 ▼
              CẦU CHÌ
                 │
                 ▼
                MOV
                 │
                 ▼
             NTC/PTC
                 │
                 ▼
            CẦU DIODE
                 │
                 ▼
             TỤ BUS DC
                 │
                 ▼
             IGBT/MOSFET
                 │
                 ▼
             BIẾN ÁP
                 │
                 ▼
          DIODE + CUỘN CẢM
                 │
                 ▼
              ĐẦU HÀN
                 │
        ┌────────┴────────┐
        ▼                 ▼
     SHUNT            CẢM BIẾN
        │                 │
        └────────┬────────┘
                 ▼
           BO ĐIỀU KHIỂN
                 │
                 ▼
             PWM/DRIVER
                 │
                 └────► IGBT

Đây là hệ thống bảo vệ nhiều tầng, thay vì chỉ dựa vào cầu chì.

18. Khi nào máy hàn kích hoạt bảo vệ?

Một số trường hợp thường gặp:

Quá nhiệt

Máy hoạt động lâu, tản nhiệt không đủ hoặc quạt gặp sự cố.

Quá dòng

Tải hoặc điều kiện hàn khiến dòng vượt giới hạn thiết kế.

Ngắn mạch

Đầu ra xuất hiện điều kiện ngắn mạch bất thường.

Điện áp đầu vào bất thường

Nguồn điện quá cao hoặc quá thấp so với vùng thiết kế.

Tụ bus có vấn đề

Điện áp bus hoặc ripple không nằm trong điều kiện thiết kế.

IGBT/MOSFET gặp sự cố

Mạch bảo vệ có thể phát hiện điều kiện bất thường và khóa xung, tùy cấu trúc máy.

19. Dấu hiệu linh kiện bảo vệ bị hỏng

Lưu ý: cùng một triệu chứng có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân. Ví dụ máy báo quá nhiệt chưa chắc cảm biến nhiệt hỏng; quạt, tản nhiệt, dây kết nối hoặc chính điều kiện vận hành cũng có thể là nguyên nhân.

20. Quy trình kiểm tra khi máy hàn báo lỗi bảo vệ

Nếu máy hàn bật lên rồi ngắt, có thể kiểm tra theo hướng tổng quát:

Máy báo lỗi
    ↓
Kiểm tra nguồn vào
    ↓
Kiểm tra quạt
    ↓
Kiểm tra cảm biến nhiệt
    ↓
Kiểm tra nguồn phụ
    ↓
Kiểm tra tín hiệu bảo vệ
    ↓
Kiểm tra dòng hồi tiếp
    ↓
Kiểm tra IGBT/MOSFET
    ↓
Kiểm tra driver
    ↓
Kiểm tra mạch điều khiển

Không nên bỏ qua hoặc đấu tắt mạch bảo vệ để ép máy chạy thử. Việc này có thể làm sự cố nhỏ trở thành hỏng IGBT, diode, biến áp hoặc PCB.

Bảng tổng hợp linh kiện bảo vệ máy hàn

Hình dung đơn giản nhất

Có thể nhớ hệ thống bảo vệ máy hàn Inverter bằng 5 nhóm:

Bảo vệ đầu vào → Bảo vệ dòng → Bảo vệ nhiệt → Bảo vệ điện áp → Bảo vệ tầng công suất.

Các thiết kế thương mại cho thiết bị hàn Inverter cũng sử dụng kết hợp nhiều công nghệ như fuse, MOV, NTC, TVS, gate driver, cảm biến dòng và IGBT/MOSFET thay vì chỉ một phần tử bảo vệ duy nhất.

MUA LINH KIỆN MÁY HÀN Ở ĐÂY : https://www.muabanngay.com/stores/linhkienhancat

 

linh kiện bảo vệ máy hàn, linh kiện bảo vệ máy hàn Inverter, mạch bảo vệ máy hàn Inverter, linh kiện bảo vệ máy hàn điện tử, bảo vệ quá dòng máy hàn, bảo vệ quá nhiệt máy hàn, bảo vệ quá áp máy hàn, cầu chì máy hàn Inverter, MOV máy hàn Inverter, NTC máy hàn Inverter, PTC máy hàn Inverter, cảm biến nhiệt máy hàn, cảm biến dòng máy hàn, shunt máy hàn Inverter, TVS máy hàn Inverter, mạch bảo vệ IGBT máy hàn, mạch bảo vệ MOSFET máy hàn, relay bảo vệ máy hàn, linh kiện sửa chữa máy hàn Inverter, linh kiện thay thế máy hàn Inverter