induktioliesi siirtää sähköenergiaa induktiolla johdinkelasta metalliastiaan, jonka on oltava ferromagneettinen. Kela asennetaan keittopinnan alle, ja sen läpi johdetaan suurtaajuinen (esimerkiksi 24 kHz) vaihtovirta. Kelan virta luo dynaamisen magneettikentän. Kun sähköä johtava kattila tuodaan lähelle keittopintaa ja pannu on paksumpaa kuin ihon syvyys, magneettikenttä indusoi suuria pyörrevirtoja pataan. Pyörrevirrat kulkevat ruukun sähkövastuksen läpi tuottaakseen lämpöä Joule-kuumentamalla; ruukku vuorostaan lämmittää sisältönsä lämmönjohtumisella.
keittoastia on yleensä valmistettava sopivasta ruostumattomasta teräksestä tai raudasta. Materiaalin lisääntynyt magneettinen läpäisevyys vähentää ihon syvyyttä keskittäen virran lähelle metallin pintaa, jolloin sähkövastus kasvaa entisestään. Osa energiasta haihtuu tuhlailevasti Kelan vastuksen läpi virtaavan virran mukana. Vähentää ihon vaikutusta ja siitä johtuvaa lämmöntuotantoa kelassa, se on valmistettu litz-langasta, joka on nippu monia pienempiä eristettyjä johtoja rinnakkain. Kelalla on monta kierrosta, kun taas ruukun pohja muodostaa tehokkaasti yhden oikosulun kierroksen. Tämä muodostaa muuntajan,joka laskee jännitettä ja nostaa virtaa. Ensiökäämistä katsottuna ruukun vastus näyttää suuremmalta. Suurin osa energiasta puolestaan muuttuu kuumaksi suurvastusteräksessä, kun taas ajokela pysyy viileänä.
usein mukana on termostaatti, jolla mitataan pannun lämpötila. Tämä auttaa estämään pannun vakavan ylikuumenemisen, jos se kuumennetaan vahingossa tyhjäksi tai keitetään kuivaksi, mutta voi myös sallia induktiolieden ylläpitää tavoitelämpötilaa.
ApplicationsEdit
Induktiolaitteisto voi olla sisäänrakennettu pinta, alueen osa tai itsenäinen pintayksikkö. Sisäänrakennetuissa ja rangetop-yksiköissä on tyypillisesti useita elementtejä, jotka vastaavat erillisiä polttimia kaasukäyttöisellä alueella. Itsenäiset induktiomoduulit ovat yleensä yksielementtisiä, tai joskus niissä on kaksielementtejä. Kaikilla tällaisilla elementeillä on perusrakenne: sähkömagneetti, joka on suljettu lämpöä kestävän lasikeraamisen levyn alle ja joka on helppo puhdistaa. Ruukku asetetaan keraamiselle lasipinnalle ja se alkaa kuumentua sisältöineen.
Japanissa jotkin riisikeittimien mallit toimivat induktiolla. Hongkongissa sähköyhtiöt listaavat useita malleja. Aasialaiset valmistajat ovat ottaneet johtoaseman edullisten yhden induktiovyöhykkeen pintojen tuottamisessa; tehokkaat, vähän hukkalämpöä sisältävät yksiköt ovat edullisia tiheästi asutuissa kaupungeissa, joissa on vähän elintilaa perhettä kohti, kuten monissa Aasian kaupungeissa. Induktioliedet ovat harvinaisempia muualla maailmassa.
Induktioalueita voidaan soveltaa kaupallisissa ravintolakeittiöissä. Sähkökeittovalmistuksella vältetään maakaasuputkiston kustannukset ja joillakin lainkäyttöalueilla voidaan asentaa yksinkertaisempia ilmanvaihto-ja palonsammutuslaitteita. Haittapuolia kaupalliseen käyttöön ovat lasin cook-Topin mahdolliset rikkoutumiset, korkeammat alkukustannukset ja magneettisten keittovälineiden vaatimus.
ControlsEdit
teräsastian ferromagneettiset ominaisuudet keskittävät indusoidun virran ohueksi kerrokseksi lähelle sen pintaa, mikä johtaa voimakkaaseen lämmitysvaikutukseen. Paramagneettisissa materiaaleissa kuten alumiinissa magneettikenttä tunkeutuu syvemmälle, ja indusoitu virta kohtaa metallissa vain vähän vastusta. Lenzin lain mukaan induktion tehokkuus ruukussa voidaan aistia, jolloin induktio voidaan saavuttaa vastaavasti erityisillä elektroniikkalaitteilla. Saatavilla on ainakin yksi korkeataajuinen ”all-metal”-liesi, joka toimii huonommalla hyötysuhteella ei-ferromagneettisissa metalliastioissa.
keittopinta on valmistettu lasikeraamisesta materiaalista, joka on huono lämmönjohdin, joten kattilan pohjan läpi häviää vain vähän lämpöä. Normaalissa käytössä keittopinta pysyy huomattavasti viileämpänä kuin muilla lieden keittomenetelmillä, mutta täytyy silti jäähtyä ennen kuin siihen voi turvallisesti koskea.
yksiköissä voi olla yksi, kaksi, kolme, neljä tai viisi induktiovyöhykettä, mutta neljä (yleensä 30 tuuman levyisessä yksikössä) on yleisin Yhdysvalloissa ja Euroopassa. Kaksi kelaa on yleisimpiä Hongkongissa ja kolme Japanissa. Joissakin on kosketusherkät hallintalaitteet. Joissakin induktioliedissä on muistiasetus, yksi kutakin elementtiä kohden, joka säätelee lämmön levitysaikaa. Vähintään yksi valmistaja tekee ”zoneless” induktiokeittopinnan, jossa on useita induktiokeloja. Tämä mahdollistaa jopa viiden ruokailuvälineen käytön kerralla missä tahansa paistopinnalla, ei vain ennalta määritellyillä alueilla.
pienet itsenäiset kannettavat induktioliedet ovat suhteellisen edullisia, hinnaltaan noin 20 Yhdysvaltain Dollaria joillakin markkinoilla.
Keittokomediat
keittovälineiden on oltava yhteensopivia induktiokuumennuksen kanssa; useimmissa malleissa voidaan lämmittää vain rautametallia. Keittoastioiden pohjan tulisi olla tasainen, koska magneettikenttä laskee nopeasti etäisyyden mukana pinnasta. (Pyöröpohjaisten wokkien kanssa voi käyttää erikoisia ja kalliita wokin muotoisia yläosia.) Induktiokiekot ovat metallilevyjä, joita lämmitetään induktiolla ja kuumentamalla ei-rautaruukkuja lämpökontaktilla, mutta nämä ovat paljon tehottomampia kuin Rautaruukin keittoastiat.
Induktiokelpoisia keittoastioita induktiokeittopinnalle voidaan lähes aina käyttää muissa kiukaissa. Jotkin astiat tai pakkaukset on merkitty symboleilla osoittamaan yhteensopivuutta induktion, kaasun tai sähkölämmityksen kanssa. Induktiokeittopinnat toimivat hyvin kaikkien sellaisten pannujen kanssa, joiden pohjassa on korkea rautametallipitoisuus. Valurautapannut ja kaikki black metal-tai rautapannut toimivat induktiokeittopinnalla. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut pannut toimivat induktiokeittopinnalla, jos pannun pohja on magneettista ruostumatonta terästä. Jos magneetti tarttuu hyvin pannun pohjaan, se toimii induktiokeittopinnalla. ”Kokometallinen” liesi toimii ei-rautametallien keittovälineiden kanssa, mutta saatavilla olevat mallit ovat rajallisia.
pelkkä alumiini tai kupari ei toimi muilla induktiokeittotasoilla materiaalien magneettisten ja sähköisten ominaisuuksien vuoksi. Alumiini ja kupari keittoastiat ovat johtavampia kuin teräs, mutta ihon syvyys näissä materiaaleissa on suurempi, koska ne ovat ei-magneettisia. Virta kulkee paksumpana kerroksena metallissa, kohtaa vähemmän vastusta ja tuottaa siten vähemmän lämpöä. Tavalliset induktioliedet eivät toimi tehokkaasti tällaisten ruukkujen kanssa. Alumiini ja kupari ovat kuitenkin haluttuja keittoastioissa, koska ne johtavat lämpöä paremmin. Tämän vuoksi ”kolmikerroksisissa” pannuissa on usein induktioyhteensopiva ruostumaton teräspinta, joka sisältää lämpöä johtavan alumiinikerroksen.
paistamiseen tarvitaan pannu, jonka pohja on hyvä lämmönjohdin, jotta lämpö levittyy nopeasti ja tasaisesti. Pannun pohja on joko alumiiniin puristettu teräslevy tai alumiinisen päälle kerros ruostumatonta terästä. Alumiinipannujen korkea lämmönjohtavuus tekee lämpötilasta tasaisemman koko pannulla. Ruostumattomilla paistinpannuilla, joissa on alumiininen pohja,ei ole samaa lämpötilaa sivuillaan kuin alumiinipuolisella pannulla. Valurautaiset paistinpannut toimivat hyvin induktiokeittopintojen kanssa, mutta materiaali ei ole yhtä hyvä lämpöjohde kuin alumiini.
vettä keitettäessä kiertävä vesi levittää lämpöä ja ehkäisee kuumia kohtia. Esimerkiksi kastikkeiden kohdalla on tärkeää, että ainakin pannun pohjassa on hyvää lämpöä johtavaa materiaalia, joka levittää lämpöä tasaisesti. Herkille tuotteille, kuten paksuille kastikkeille, kauttaaltaan alumiininen pannu on parempi, sillä lämpö virtaa sivuille alumiinin läpi, jolloin kokki kuumentaa kastikkeen nopeasti mutta tasaisesti.
ruukussa syntyvä lämpö on pintavastuksen funktio. Suurempi pintavastus tuottaa enemmän lämpöä vastaaville virtauksille. Tämä on ”ansioluku”, jonka avulla voidaan arvioida materiaalin soveltuvuutta induktiokuumennukseen. Paksun metallijohtimen pintavastus on verrannollinen resistiivisyyteen jaettuna ihon syvyydellä. Jos paksuus on pienempi kuin ihon syvyys, todellista paksuutta voidaan käyttää pintavastuksen laskemiseen. Joitakin yleisiä materiaaleja on lueteltu tässä taulukossa.
| materiaali | resistiivisyys (10-6 ohm-tuumaa) |
suhteellinen läpäisevyys |
ihon syvyys, tuumaa (mm) |
Pintavastus, 10-3 ohmia/neliö (paksu materiaali) |
Pintavastus, suhteessa kupariin |
|---|---|---|---|---|---|
| hiiliteräs 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| Ruostumaton teräs 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| Ruostumaton teräs 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| Alumiini | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| kupari | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
saada sama pintavastus kuin hiiliteräksellä vaatisi metalli on ohuempi kuin on käytännöllistä keittoastia; at 24 kHz kupari astian pohja olisi 1 / 56th ihon syvyys hiiliteräksen. Koska ihon syvyys on kääntäen verrannollinen taajuuden neliöjuureen, tämä viittaa siihen, että tarvittaisiin paljon suurempia taajuuksia, jotta kuparipannussa saataisiin vastaava lämmitys kuin rautapannussa 24 kHz: n taajuudella. Tällaiset korkeat taajuudet eivät ole mahdollisia edullisilla tehopuolijohteilla; vuonna 1973 käytetyt pii-ohjatut Tasasuuntaajat rajoitettiin enintään 40 kHz: iin. Jopa ohut kuparikerros teräksisen keittoastian pohjalla suojaa terästä magneettikentältä ja tekee siitä käyttökelvottoman induktiokannelle. Jonkin verran lisälämpöä syntyy hystereesihäviöistä ruukussa sen ferromagneettisuuden vuoksi, mutta näin syntyy alle kymmenen prosenttia kokonaislämmöstä.
”All-metal” -mallit
uudentyyppiset tehopuolijohteet ja vähähäviöiset kelamallit ovat mahdollistaneet kokometallisen keittimen.
Panasonic Corporation kehitti vuonna 2009 kuluttajien induktiolieden, joka käyttää korkeataajuista magneettikenttää ja erilaista oskillaattoripiiriä mahdollistaakseen käytön ei-rautametallien kanssa. Vuonna 2017 Panasonic julkaisi kauppanimellään ”Met-All” yhden polttimen counter top ”all metal”-yksikön, joka on suunnattu suurkeittiöille.