Un fornello a induzione trasferisce l’energia elettrica per induzione da una bobina di filo in un recipiente metallico che deve essere ferromagnetico. La bobina è montata sotto la superficie di cottura e una corrente alternata ad alta frequenza (ad esempio 24 kHz) viene fatta passare attraverso di essa. La corrente nella bobina crea un campo magnetico dinamico. Quando una pentola elettricamente conduttiva viene avvicinata alla superficie di cottura e la padella è più spessa della profondità della pelle, il campo magnetico induce grandi correnti parassite nella pentola. Le correnti parassite fluiscono attraverso la resistenza elettrica della pentola per produrre calore attraverso il riscaldamento Joule; la pentola poi a sua volta riscalda il suo contenuto per conduzione di calore.
Il recipiente di cottura deve tipicamente essere fatto di un acciaio inossidabile o di un ferro adatti. L’aumento della permeabilità magnetica del materiale diminuisce la profondità della pelle, concentrando la corrente vicino alla superficie del metallo, e quindi la resistenza elettrica sarà ulteriormente aumentata. Una certa energia sarà dissipata sprecosamente dalla corrente che scorre attraverso la resistenza della bobina. Per ridurre l’effetto pelle e la conseguente generazione di calore nella bobina, è costituito da filo litz, che è un fascio di molti fili isolati più piccoli in parallelo. La bobina ha molti giri, mentre il fondo del piatto forma efficacemente un singolo giro corto. Questo forma un trasformatore che scende la tensione e aumenta la corrente. La resistenza del piatto, vista dalla bobina primaria, appare più grande. A sua volta, la maggior parte dell’energia diventa calore nell’acciaio ad alta resistenza, mentre la bobina di azionamento rimane fredda.
Spesso è presente un termostato per misurare la temperatura della padella. Questo aiuta a prevenire il surriscaldamento della padella se accidentalmente riscaldata vuota o bollita secca, ma può anche consentire al fornello a induzione di mantenere una temperatura target.
Applicazionimodifica
Le apparecchiature a induzione possono essere una superficie integrata, parte di un intervallo o un’unità di superficie autonoma. Built-in e rangetop unità in genere hanno più elementi, l’equivalente di bruciatori separati su una gamma alimentata a gas. I moduli di induzione stand-alone sono solitamente a singolo elemento o talvolta hanno elementi doppi. Tutti questi elementi condividono un design di base: un elettromagnete sigillato sotto un foglio di vetroceramica resistente al calore che può essere facilmente pulito. La pentola viene posta sulla superficie del vetro ceramico e inizia a riscaldarsi, insieme al suo contenuto.
In Giappone, alcuni modelli di fornelli di riso sono alimentati a induzione. A Hong Kong, le società elettriche elencano un certo numero di modelli. I produttori asiatici hanno preso il comando nella produzione di superfici a zona singola a induzione economica; unità efficienti e a basso spreco di calore sono vantaggiose in città densamente popolate con poco spazio vitale per famiglia, come molte città asiatiche. I fornelli a induzione sono meno frequentemente utilizzati in altre parti del mondo.
Le gamme di induzione possono essere applicabili nelle cucine commerciali del ristorante. La cottura elettrica evita il costo delle tubazioni del gas naturale e in alcune giurisdizioni può consentire l’installazione di apparecchiature di ventilazione e antincendio più semplici. Gli svantaggi per l’uso commerciale includono possibili rotture del piano di cottura in vetro, un costo iniziale più elevato e il requisito di pentole magnetiche.
ControlsEdit
Le proprietà ferromagnetiche di un recipiente in acciaio concentrano la corrente indotta in uno strato sottile vicino alla sua superficie, il che si traduce in un forte effetto di riscaldamento. Nei materiali paramagnetici come l’alluminio, il campo magnetico penetra più in profondità e la corrente indotta incontra poca resistenza nel metallo. Secondo la legge di Lenz l’efficienza dell’induzione nel vaso può essere rilevata, in modo che l’induzione possa essere raggiunta di conseguenza con speciali dispositivi elettronici. È disponibile almeno un fornello “all-metal” ad alta frequenza, che funziona con minore efficienza su pentole in metallo non ferromagnetico.
La superficie di cottura è realizzata in un materiale vetroceramico che è un povero conduttore di calore, quindi solo un po ‘ di calore viene perso attraverso il fondo della pentola. Nel normale funzionamento la superficie di cottura rimane significativamente più fredda rispetto ad altri metodi di cottura della stufa, ma deve ancora raffreddarsi prima di poter essere toccata in sicurezza.
Le unità possono avere una, due, tre, quattro o cinque zone di induzione, ma quattro (normalmente in un’unità larga 30 pollici) è la più comune negli Stati Uniti e in Europa. Due bobine sono più comuni a Hong Kong e tre sono più comuni in Giappone. Alcuni hanno controlli sensibili al tocco. Alcune stufe a induzione hanno un’impostazione di memoria, una per elemento, per controllare il tempo in cui viene applicato il calore. Almeno un produttore realizza una superficie di cottura a induzione “zoneless” con più bobine di induzione. Ciò consente di utilizzare fino a cinque utensili contemporaneamente ovunque sulla superficie di cottura, non solo su zone predefinite.
Le piccole cucine a induzione portatili stand-alone sono relativamente economiche, a un prezzo di circa US US 20 in alcuni mercati.
Cookwaremodifica
Le pentole devono essere compatibili con il riscaldamento a induzione; nella maggior parte dei modelli, solo i metalli ferrosi possono essere riscaldati. Le pentole dovrebbero avere un fondo piatto poiché il campo magnetico scende rapidamente con la distanza dalla superficie. (Speciali e costosi piani a forma di wok sono disponibili per l’uso con wok a fondo tondo.) I dischi di induzione sono piastre metalliche che vengono riscaldate per induzione e riscaldano pentole non ferrose per contatto termico, ma queste sono molto meno efficienti dei recipienti di cottura ferrosi.
Le pentole compatibili con induzione per una superficie di cottura a induzione possono essere utilizzate quasi sempre su altre stufe. Alcune pentole o imballaggi sono contrassegnati con simboli per indicare la compatibilità con induzione, gas o calore elettrico. Le superfici di cottura a induzione funzionano bene con qualsiasi padella con un alto contenuto di metalli ferrosi alla base. Pentole in ghisa e qualsiasi metallo nero o pentole in ferro lavoreranno su una superficie di cottura a induzione. Le pentole in acciaio inossidabile funzionano su una superficie di cottura a induzione se la base della padella è un grado magnetico di acciaio inossidabile. Se un magnete si attacca bene alla suola della padella, funzionerà su una superficie di cottura a induzione. Un fornello “interamente in metallo” funzionerà con pentole non ferrose, ma i modelli disponibili sono limitati.
L’alluminio o il rame da soli non funzionano su altri piani cottura a induzione a causa delle proprietà magnetiche ed elettriche dei materiali. Le pentole in alluminio e rame sono più conduttive dell’acciaio, ma la profondità della pelle in questi materiali è maggiore poiché non sono magnetiche. La corrente scorre in uno strato più spesso nel metallo, incontra meno resistenza e quindi produce meno calore. I normali fornelli a induzione non funzioneranno in modo efficiente con tali pentole. Tuttavia, l’alluminio e il rame sono desiderabili nelle pentole, poiché conducono meglio il calore. A causa di questo’ tri-ply ‘ padelle hanno spesso una pelle induzione-compatibile di acciaio inossidabile contenente uno strato di alluminio termoconduttivo.
Per friggere, è necessaria una padella con una base che è un buon conduttore di calore per diffondere il calore in modo rapido e uniforme. La suola della padella sarà una piastra di acciaio pressata nell’alluminio o uno strato di acciaio inossidabile sull’alluminio. L’elevata conducibilità termica delle pentole in alluminio rende la temperatura più uniforme in tutta la padella. Le padelle in acciaio inossidabile con base in alluminio non avranno la stessa temperatura ai loro lati di una padella in alluminio. Le padelle in ghisa funzionano bene con le superfici di cottura a induzione, ma il materiale non è un buon conduttore termico come l’alluminio.
Quando l’acqua bollente, l’acqua circolante diffonde il calore e previene i punti caldi. Per prodotti come salse, è importante che almeno la base della padella incorpora un buon materiale conduttore di calore per diffondere il calore in modo uniforme. Per prodotti delicati come salse spesse, una padella con alluminio è migliore, poiché il calore scorre sui lati attraverso l’alluminio, consentendo al cuoco di riscaldare la salsa rapidamente ma in modo uniforme.
Il calore che può essere prodotto in una pentola è una funzione della resistenza superficiale. Una maggiore resistenza superficiale produce più calore per correnti simili. Questa è una “figura di merito” che può essere utilizzata per classificare l’idoneità di un materiale per il riscaldamento a induzione. La resistenza superficiale in un conduttore metallico spesso è proporzionale alla resistività divisa per la profondità della pelle. Dove lo spessore è inferiore alla profondità della pelle, lo spessore effettivo può essere utilizzato per calcolare la resistenza superficiale. Alcuni materiali comuni sono elencati in questa tabella.
| Materiale | Resistività (10-6 ohm-cm) |
Relativa permeabilità |
profondità la Pelle, pollici (mm) |
resistenza di Superficie, 10-3 ohm/piazza (spessore del materiale) |
resistenza di Superficie, in relazione al rame |
|---|---|---|---|---|---|
| acciaio al Carbonio 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| in acciaio Inox 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| in acciaio Inox 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| Alluminio | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| Rame | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
Per ottenere la stessa resistenza superficiale come con acciaio al carbonio richiederebbe il metallo di essere più sottile di quanto sia pratico per un recipiente di cottura; a 24 kHz un fondo vaso di rame avrebbe bisogno di essere 1 / 56th la profondità della pelle di acciaio al carbonio. Poiché la profondità della pelle è inversamente proporzionale alla radice quadrata della frequenza, ciò suggerisce che sarebbero necessarie frequenze molto più alte per ottenere un riscaldamento equivalente in una pentola di rame come in una pentola di ferro a 24 kHz. Tali alte frequenze non sono fattibili con semiconduttori di potenza poco costosi; nel 1973 i raddrizzatori controllati al silicio utilizzati erano limitati a non più di 40 kHz. Anche un sottile strato di rame sul fondo di un recipiente di cottura in acciaio proteggerà l’acciaio dal campo magnetico e lo renderà inutilizzabile per un piano di induzione. Un certo calore supplementare è creato dalle perdite dell’isteresi nella pentola dovuto la sua natura ferromagnetica, ma questo crea meno di dieci per cento del calore totale generato.
Modelli “All-metal” modelsEdit
Nuovi tipi di semiconduttori di potenza e design di bobine a bassa perdita hanno reso possibile un fornello interamente in metallo.
Panasonic Corporation nel 2009 ha sviluppato un fornello a induzione consumer che utilizza un campo magnetico ad alta frequenza e un diverso design del circuito oscillatore, per consentire l’uso con metalli non ferrosi. Nel 2017 Panasonic ha rilasciato un’unità “all metal” da banco a bruciatore singolo, utilizzando il loro nome commerciale “Met-All”, destinato alle cucine commerciali.