az indukciós tűzhely az elektromos energiát indukcióval továbbítja egy huzaltekercsről egy fém edénybe, amelynek ferromágnesesnek kell lennie. A tekercset a szakácsfelület alá szerelik, és nagyfrekvenciás (pl. 24 kHz) váltakozó áramot vezetnek át rajta. A tekercsben lévő áram dinamikus mágneses mezőt hoz létre. Amikor egy elektromosan vezető edényt hoznak közel a szakácsfelülethez, és a serpenyő vastagabb, mint a bőr mélysége, a mágneses mező nagy örvényáramokat indukál az edényben. Az örvényáramok az edény elektromos ellenállásán keresztül áramlanak, hogy Joule-fűtéssel hőt termeljenek; az edény ezután hővezetéssel melegíti tartalmát.
a szakácsedényt általában megfelelő rozsdamentes acélból vagy vasból kell készíteni. Az anyag megnövekedett mágneses permeabilitása csökkenti a bőr mélységét, koncentrálva az áramot a fém felülete közelében, így az elektromos ellenállás tovább növekszik. Néhány energiát pazarol a tekercs ellenállásán átáramló áram. A bőrhatás és az ebből következő hőtermelés csökkentése érdekében a tekercs litz huzalból készül, amely párhuzamosan sok kisebb szigetelt vezeték kötege. A tekercsnek sok fordulata van, míg az edény alja gyakorlatilag egyetlen rövidzárlatot képez. Ez egy transzformátort képez, amely csökkenti a feszültséget és növeli az áramot. Az edény ellenállása az elsődleges tekercsről nézve nagyobbnak tűnik. Viszont az energia nagy része hővé válik a nagy ellenállású acélban, míg a hajtótekercs hűvös marad.
gyakran van termosztát a serpenyő hőmérsékletének mérésére. Ez segít megelőzni a serpenyő súlyos túlmelegedését, ha véletlenül üresen hevítik vagy szárazon főzik, de lehetővé teszi az indukciós tűzhely számára a célhőmérséklet fenntartását is.
ApplicationsEdit
az indukciós berendezés lehet beépített felület, egy tartomány része vagy önálló felületi egység. A beépített és a rangetop egységek általában több elemet tartalmaznak, ami egyenértékű a gázüzemű tartományban lévő különálló égőkkel. Az önálló indukciós modulok általában egyeleműek, vagy néha kettős elemekkel rendelkeznek. Minden ilyen elemnek alapvető kialakítása van: egy hőálló üvegkerámia lap alá lezárt elektromágnes, amely könnyen tisztítható. Az edényt a kerámia üveg felületére helyezzük, és a tartalmával együtt felmelegszik.
Japánban a Rizsfőzők egyes modelljei indukcióval működnek. Hongkongban az áramszolgáltatók számos modellt sorolnak fel. Az ázsiai gyártók vezető szerepet vállaltak az olcsó, egy indukciós zónás felületek előállításában; hatékony, alacsony hulladékhő-egységek előnyösek a sűrűn lakott városokban, családonként kevés lakóterülettel, mint sok ázsiai város. Az indukciós tűzhelyeket ritkábban használják a világ más részein.
indukciós tartományok alkalmazhatók kereskedelmi éttermi konyhákban. Az elektromos szakácsok elkerülik a földgázvezetékek költségeit, és egyes joghatóságokban egyszerűbb szellőztető és tűzoltó berendezések telepítését tehetik lehetővé. A kereskedelmi felhasználás hátrányai közé tartozik az üveg szakácslapjának esetleges törése, a magasabb kezdeti költség és a mágneses edények követelménye.
ControlsEdit
az acéledény ferromágneses tulajdonságai az indukált áramot egy vékony rétegben koncentrálják a felülete közelében, ami erős melegítő hatást eredményez. Az olyan paramágneses anyagokban, mint az alumínium, a mágneses mező mélyebbre hatol, és az indukált áram kevés ellenállásba ütközik a fémben. Lenz törvénye szerint az edényben lévő indukció hatékonysága érzékelhető, így az indukció ennek megfelelően érhető el speciális elektronikai eszközökkel. Legalább egy nagyfrekvenciás “teljesen fém” tűzhely áll rendelkezésre, amely alacsonyabb hatékonysággal működik a nem ferromágneses fém edényeken.
a szakácsfelület üvegkerámia anyagból készül, amely gyenge hővezető, így csak kevés hő veszít az edény alján. Normál működés esetén a főzőfelület lényegesen hűvösebb marad, mint más szakács szakácsoknál, de még mindig le kell hűlnie, mielőtt biztonságosan megérinthető.
az egységeknek lehet egy, kettő, három, négy vagy öt indukciós zónája, de négy (általában egy 30 hüvelyk széles egységben) a leggyakoribb az Egyesült Államokban és Európában. Két tekercs a leggyakoribb Hongkongban, három pedig Japánban. Néhány érintésérzékeny kezelőszervekkel rendelkezik. Egyes indukciós kályhák memóriabeállítással rendelkeznek, elemenként egyet, hogy ellenőrizzék a hő alkalmazásának idejét. Legalább egy gyártó “zónátlan” indukciós szakácsfelületet készít több indukciós tekercskel. Ez lehetővé teszi akár öt edény használatát egyszerre bárhol a szakácsfelületen, nem csak az előre meghatározott zónákon.
a kis önálló hordozható indukciós tűzhelyek viszonylag olcsók,egyes piacokon körülbelül 20 USD áron.
Főzőedényekszerkesztés
az edényeknek kompatibilisnek kell lenniük az indukciós fűtéssel, a legtöbb modellben csak vasfém fűthető. Az edényeknek sík fenékkel kell rendelkezniük, mivel a mágneses mező a felszíntől való távolsággal gyorsan csökken. (Különleges és költséges Wok alakú felsők állnak rendelkezésre a kerek alsó Wok-okhoz.) Az indukciós lemezek olyan fémlemezek, amelyeket indukcióval melegítenek, a színesfém edényeket pedig hőérintkezéssel melegítik, de ezek sokkal kevésbé hatékonyak, mint a vas szakácsedények.
indukciós kompatibilis edények indukciós szakácsfelülethez szinte mindig használhatók más kályhákon. Egyes edényeket vagy csomagolásokat szimbólumokkal jelölnek, amelyek jelzik az indukcióval való kompatibilitást, gáz, vagy elektromos hő. Az indukciós szakácsfelületek jól működnek minden olyan edénynél, amelynek tövében magas a vasfémtartalom. Öntöttvas edények, valamint bármilyen fekete fém vagy vas serpenyő indukciós szakácsfelületen fog működni. A rozsdamentes acél Serpenyők indukciós szakácsfelületen működnek, ha a serpenyő alapja rozsdamentes acél mágneses minőségű. Ha egy mágnes jól tapad a serpenyő talpához, akkor az indukciós szakácsfelületen fog működni. A” teljesen fém ” tűzhely színesfém edényekkel fog működni, de a rendelkezésre álló modellek korlátozottak.
az alumínium vagy a réz önmagában nem működik más indukciós főzőlapokon az anyagok mágneses és elektromos tulajdonságai miatt. Az alumínium és a réz edények vezetőképesebbek, mint az acél, de ezekben az anyagokban a bőr mélysége nagyobb, mivel nem mágnesesek. Az áram vastagabb rétegben áramlik a fémben, kisebb ellenállásba ütközik, így kevesebb hőt termel. A szokásos indukciós tűzhelyek nem működnek hatékonyan az ilyen edényekkel. Az alumínium és a réz azonban kívánatos az edényekben, mivel jobban vezetik a hőt. Emiatt a’ háromrétegű ‘ Serpenyők gyakran indukcióval kompatibilis rozsdamentes acélból készülnek, amely hővezető alumínium réteget tartalmaz.
sütéshez egy jó hővezetővel rendelkező serpenyőre van szükség a hő gyors és egyenletes eloszlásához. A serpenyő talpa vagy acéllemez lesz az alumíniumba nyomva, vagy egy rozsdamentes acél réteg az alumínium felett. Az alumínium edények magas hővezető képessége egyenletesebbé teszi a hőmérsékletet az egész serpenyőben. Az alumínium talppal ellátott rozsdamentes serpenyők oldalán nem lesz ugyanolyan hőmérséklet, mint az alumínium oldalú serpenyőben. Az öntöttvas Serpenyők jól működnek az indukciós szakácsfelületekkel, de az anyag nem olyan jó hővezető, mint az alumínium.
forró víz esetén a keringő víz elterjeszti a hőt, és megakadályozza a forró pontokat. Az olyan termékek esetében, mint a szószok, fontos, hogy legalább a serpenyő alapja jó hővezető anyagot tartalmazzon a hő egyenletes eloszlásához. Finom termékek, például vastag szószok esetén jobb az alumínium serpenyő, mivel a hő az alumíniumon keresztül áramlik fel az oldalakon, lehetővé téve a szakács számára, hogy gyorsan, de egyenletesen melegítse a mártást.
az edényben előállítható hő a felületi ellenállás függvénye. A nagyobb felületi ellenállás több hőt termel hasonló áramok esetén. Ez egy “érdemszám”, amely felhasználható az anyag indukciós fűtésre való alkalmasságának rangsorolására. A vastag fémvezető felületi ellenállása arányos az ellenállással osztva a bőr mélységével. Ahol a vastagság kisebb, mint a bőr mélysége, a tényleges vastagság felhasználható a felületi ellenállás kiszámításához. Néhány gyakori anyag szerepel ebben a táblázatban.
| anyag | ellenállás (10-6 ohm-hüvelyk) |
relatív permeabilitás |
bőr mélysége, hüvelyk (mm) |
felületi ellenállás, 10-3 Ohm/négyzet (vastag anyag) |
felületi ellenállás, a rézhez viszonyítva |
|---|---|---|---|---|---|
| szénacél 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| rozsdamentes acél 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| rozsdamentes acél 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| alumínium | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| réz | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
ahhoz, hogy ugyanolyan felületi ellenállást érjünk el, mint a szénacél esetében, a fémnek vékonyabbnak kell lennie, mint ami egy szakácsedénynél praktikus; 24 kHz-en a rézedény aljának a szénacél bőrmélységének 1/56-ának kell lennie. Mivel a bőr mélysége fordítottan arányos a frekvencia négyzetgyökével, ez arra utal, hogy sokkal magasabb frekvenciákra lenne szükség ahhoz, hogy egyenértékű fűtést érjünk el egy réz edényben, mint egy 24 kHz-es vas edényben. Az ilyen magas frekvenciák nem megvalósíthatók olcsó félvezetőkkel; 1973-ban az alkalmazott szilícium-vezérelt egyenirányítók legfeljebb 40 kHz-re korlátozódtak. Még egy vékony rézréteg az acél szakácsedény alján is megvédi az acélt a mágneses mezőtől, és használhatatlanná teszi az indukciós tetejét. Néhány további hőt a hiszterézis veszteségei hoznak létre az edényben ferromágneses jellege miatt, de ez a teljes hő kevesebb mint tíz százalékát hozza létre.
“All-metal” modelsEdit
az új típusú félvezetők és az alacsony veszteségű tekercsek lehetővé tették a teljesen fém tűzhelyet.
a Panasonic Corporation 2009-ben kifejlesztett egy fogyasztói indukciós tűzhelyet, amely magasabb frekvenciájú mágneses mezőt és más oszcillátor áramkört használ, hogy lehetővé tegye a színesfémekkel való használatot. 2017-ben a Panasonic kiadott egy egyégős pultot ” all metal “egység, a” Met-All ” márkanévvel, kereskedelmi konyhákra irányítva.