Une cuisinière à induction transfère l’énergie électrique par induction d’une bobine de fil dans un récipient métallique qui doit être ferromagnétique. La bobine est montée sous la surface de cuisson et un courant alternatif haute fréquence (par exemple 24 kHz) la traverse. Le courant dans la bobine crée un champ magnétique dynamique. Lorsqu’une casserole électriquement conductrice est rapprochée de la surface de cuisson et que la casserole est plus épaisse que la profondeur de la peau, le champ magnétique induit de grands courants de Foucault dans la casserole. Les courants de Foucault traversent la résistance électrique du pot pour produire de la chaleur par chauffage Joule; le pot chauffe alors à son tour son contenu par conduction thermique.
Le récipient de cuisson doit généralement être en acier inoxydable ou en fer approprié. La perméabilité magnétique accrue du matériau diminue la profondeur de la peau, concentrant le courant près de la surface du métal, ce qui augmente encore la résistance électrique. Une partie de l’énergie sera dissipée avec gaspillage par le courant traversant la résistance de la bobine. Pour réduire l’effet de peau et la génération de chaleur qui en résulte dans la bobine, il est fabriqué à partir de fil de litz, qui est un faisceau de nombreux fils isolés plus petits en parallèle. La bobine a de nombreux tours, tandis que le fond du pot forme effectivement un seul tour court-circuité. Cela forme un transformateur qui diminue la tension et augmente le courant. La résistance du pot, vue de la bobine primaire, semble plus grande. À son tour, la majeure partie de l’énergie devient de la chaleur dans l’acier à haute résistance, tandis que la bobine d’entraînement reste froide.
Un thermostat est souvent présent pour mesurer la température de la casserole. Cela aide à empêcher la casserole de surchauffer gravement si elle est chauffée accidentellement à vide ou bouillie à sec, mais peut également permettre à la cuisinière à induction de maintenir une température cible.
ApplicationsEdit
L’équipement à induction peut être une surface intégrée, une partie d’une gamme ou une unité de surface autonome. Les unités intégrées et de cuisinière ont généralement plusieurs éléments, l’équivalent de brûleurs séparés sur une cuisinière à gaz. Les modules d’induction autonomes sont généralement à un seul élément, ou ont parfois des éléments doubles. Tous ces éléments partagent une conception de base: un électroaimant scellé sous une feuille de vitrocéramique résistante à la chaleur et facile à nettoyer. Le pot est placé sur la surface en verre céramique et commence à chauffer, avec son contenu.
Au Japon, certains modèles de cuiseurs à riz sont alimentés par induction. À Hong Kong, les compagnies d’électricité listent un certain nombre de modèles. Les fabricants asiatiques ont pris les devants dans la production de surfaces à zone d’induction unique peu coûteuses; des unités efficaces à faible gaspillage de chaleur sont avantageuses dans les villes densément peuplées avec peu d’espace de vie par famille, comme le sont de nombreuses villes asiatiques. Les cuisinières à induction sont moins fréquemment utilisées dans d’autres parties du monde.
Les cuisinières à induction peuvent être utilisées dans les cuisines de restaurants commerciaux. La cuisson électrique évite le coût des conduites de gaz naturel et, dans certaines juridictions, peut permettre l’installation d’un équipement de ventilation et d’extinction d’incendie plus simple. Les inconvénients pour un usage commercial incluent des ruptures possibles de la plaque de cuisson en verre, un coût initial plus élevé et l’exigence d’ustensiles de cuisson magnétiques.
ControlsEdit
Les propriétés ferromagnétiques d’un récipient en acier concentrent le courant induit dans une couche mince près de sa surface, ce qui entraîne un fort effet de chauffage. Dans les matériaux paramagnétiques comme l’aluminium, le champ magnétique pénètre plus profondément et le courant induit rencontre peu de résistance dans le métal. Selon la loi de Lenz, l’efficacité de l’induction dans le pot peut être détectée, de sorte que l’induction peut être atteinte en conséquence avec des dispositifs électroniques spéciaux. Au moins un cuiseur « tout métal » à haute fréquence est disponible, qui fonctionne avec une efficacité moindre sur les ustensiles de cuisine en métal non ferromagnétiques.
La surface de cuisson est faite d’un matériau vitrocéramique qui est un mauvais conducteur de chaleur, de sorte qu’un peu de chaleur est perdue par le fond de la casserole. En fonctionnement normal, la surface de cuisson reste nettement plus froide qu’avec les autres méthodes de cuisson au poêle, mais doit tout de même refroidir avant de pouvoir être touchée en toute sécurité.
Les unités peuvent avoir une, deux, trois, quatre ou cinq zones d’induction, mais quatre (normalement dans une unité de 30 pouces de large) sont les plus courantes aux États-Unis et en Europe. Deux bobines sont les plus courantes à Hong Kong et trois sont les plus courantes au Japon. Certains ont des commandes tactiles. Certains poêles à induction ont un réglage de mémoire, un par élément, pour contrôler le temps d’application de la chaleur. Au moins un fabricant fabrique une surface de cuisson par induction « sans zone » avec plusieurs bobines d’induction. Cela permet d’utiliser jusqu’à cinq ustensiles à la fois n’importe où sur la surface de cuisson, pas seulement sur des zones prédéfinies.
Les petites cuisinières à induction portables autonomes sont relativement peu coûteuses, au prix d’environ 20 US US sur certains marchés.
Cuisinemodifier
La batterie de cuisine doit être compatible avec le chauffage par induction; dans la plupart des modèles, seul le métal ferreux peut être chauffé. Les ustensiles de cuisine doivent avoir un fond plat car le champ magnétique diminue rapidement avec la distance de la surface. (Des dessus spéciaux et coûteux en forme de wok sont disponibles pour une utilisation avec des wok à fond rond.) Les disques à induction sont des plaques métalliques qui sont chauffées par induction et chauffent des pots non ferreux par contact thermique, mais ceux-ci sont beaucoup moins efficaces que les cuves de cuisson ferreuses.
Les ustensiles de cuisson compatibles à induction pour une surface de cuisson à induction peuvent presque toujours être utilisés sur d’autres poêles. Certains ustensiles de cuisine ou emballages sont marqués de symboles pour indiquer leur compatibilité avec la chaleur à induction, au gaz ou à l’électricité. Les surfaces de cuisson par induction fonctionnent bien avec toutes les casseroles à haute teneur en métal ferreux à la base. Les casseroles en fonte et toutes les casseroles en métal noir ou en fer fonctionneront sur une surface de cuisson à induction. Les casseroles en acier inoxydable fonctionneront sur une surface de cuisson par induction si la base de la casserole est en acier inoxydable de qualité magnétique. Si un aimant colle bien à la semelle de la casserole, il fonctionnera sur une surface de cuisson par induction. Une cuisinière « tout en métal » fonctionnera avec des ustensiles de cuisine non ferreux, mais les modèles disponibles sont limités.
L’aluminium ou le cuivre seuls ne fonctionnent pas sur d’autres tables de cuisson à induction en raison des propriétés magnétiques et électriques des matériaux. Les ustensiles de cuisine en aluminium et en cuivre sont plus conducteurs que l’acier, mais la profondeur de peau de ces matériaux est plus grande car ils sont non magnétiques. Le courant circule dans une couche plus épaisse du métal, rencontre moins de résistance et produit donc moins de chaleur. Les cuisinières à induction ordinaires ne fonctionneront pas efficacement avec de tels pots. Cependant, l’aluminium et le cuivre sont souhaitables dans les ustensiles de cuisine, car ils conduisent mieux la chaleur. De ce fait, les casseroles « tri-plis » ont souvent une peau d’acier inoxydable compatible avec l’induction contenant une couche d’aluminium thermoconducteur.
Pour la friture, une poêle avec une base qui est un bon conducteur de chaleur est nécessaire pour répartir la chaleur rapidement et uniformément. La semelle de la casserole sera soit une plaque d’acier enfoncée dans l’aluminium, soit une couche d’acier inoxydable sur l’aluminium. La conductivité thermique élevée des casseroles en aluminium rend la température plus uniforme à travers la casserole. Les poêles à frire en acier inoxydable avec une base en aluminium n’auront pas la même température sur les côtés qu’une poêle à faces en aluminium. Les poêles à frire en fonte fonctionnent bien avec les surfaces de cuisson à induction, mais le matériau n’est pas aussi bon conducteur thermique que l’aluminium.
Lors de l’ébullition de l’eau, l’eau en circulation répartit la chaleur et empêche les points chauds. Pour des produits tels que les sauces, il est important qu’au moins la base de la casserole incorpore un bon matériau conducteur de la chaleur pour répartir la chaleur uniformément. Pour les produits délicats tels que les sauces épaisses, une casserole avec de l’aluminium est préférable, car la chaleur s’écoule sur les côtés à travers l’aluminium, permettant au cuisinier de chauffer la sauce rapidement mais uniformément.
La chaleur qui peut être produite dans un pot est fonction de la résistance de surface. Une résistance de surface plus élevée produit plus de chaleur pour des courants similaires. Il s’agit d’un « chiffre de mérite » qui peut être utilisé pour classer l’aptitude d’un matériau pour le chauffage par induction. La résistance de surface dans un conducteur métallique épais est proportionnelle à la résistivité divisée par la profondeur de la peau. Lorsque l’épaisseur est inférieure à la profondeur de la peau, l’épaisseur réelle peut être utilisée pour calculer la résistance de surface. Certains matériaux courants sont répertoriés dans ce tableau.
| Matériau | Résistivité (10-6 ohm-pouces) |
Relative perméabilité |
Profondeur de peau, pouces (mm) |
Résistance de surface, 10-3 ohms / carré (matériau épais) |
Résistance de surface, par rapport au cuivre |
|---|---|---|---|---|---|
| Acier au carbone 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| Acier inoxydable 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| Acier inoxydable 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| Aluminium | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| Cuivre | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
Pour obtenir la même résistance de surface qu’avec l’acier au carbone, il faudrait que le métal soit plus mince que ce qui est pratique pour un récipient de cuisson; à 24 kHz, le fond d’un récipient en cuivre devrait être de 1 / 56e de la profondeur de peau de l’acier au carbone. Comme la profondeur de la peau est inversement proportionnelle à la racine carrée de la fréquence, cela suggère que des fréquences beaucoup plus élevées seraient nécessaires pour obtenir un chauffage équivalent dans un pot en cuivre comme dans un pot en fer à 24 kHz. De telles fréquences élevées ne sont pas réalisables avec des semi-conducteurs de puissance peu coûteux; en 1973, les redresseurs commandés au silicium utilisés étaient limités à 40 kHz maximum. Même une fine couche de cuivre au fond d’un récipient de cuisson en acier protégera l’acier du champ magnétique et le rendra inutilisable pour un plateau à induction. Une certaine chaleur supplémentaire est créée par des pertes d’hystérésis dans le pot en raison de sa nature ferromagnétique, mais cela crée moins de dix pour cent de la chaleur totale générée.
Modèles « tout métal »
De nouveaux types de semi-conducteurs de puissance et de conceptions de bobines à faible perte ont rendu possible une cuisinière tout métal.
Panasonic Corporation a développé en 2009 une cuisinière à induction grand public qui utilise un champ magnétique à plus haute fréquence et une conception de circuit oscillateur différente, pour permettre une utilisation avec des métaux non ferreux. En 2017, Panasonic a lancé une unité de comptoir à brûleur unique « tout en métal », utilisant son nom commercial « Met-All », destinée aux cuisines commerciales.