een inductiekookplaat brengt elektrische energie door inductie van een draadspoel over in een metalen vat dat ferromagnetisch moet zijn. De spoel wordt onder het kookoppervlak gemonteerd en er wordt een hoge frequentie (bv. 24 kHz) wisselstroom doorheen gevoerd. De stroom in de spoel creëert een dynamisch magnetisch veld. Wanneer een elektrisch geleidende pot dicht bij het kookoppervlak wordt gebracht en de pan dikker is dan de huiddiepte, induceert het magnetische veld grote wervelstromen in de pot. De wervelstromen stromen door de elektrische weerstand van de pot om warmte te produceren door Joule verwarming; de pot op zijn beurt verwarmt de inhoud door warmtegeleiding.
het kookvat moet gewoonlijk gemaakt zijn van een geschikt roestvrij staal of ijzer. De verhoogde magnetische permeabiliteit van het materiaal vermindert de huiddiepte, waarbij de stroom in de buurt van het oppervlak van het metaal wordt geconcentreerd, waardoor de elektrische weerstand verder wordt verhoogd. Sommige energie zal verspillend worden afgevoerd door de stroom die door de weerstand van de spoel stroomt. Om het huideffect en de daaruit voortvloeiende warmteopwekking in de spoel te verminderen, is deze gemaakt van litz-draad, een bundel van vele kleinere geïsoleerde draden parallel. De spoel heeft vele bochten, terwijl de bodem van de pot effectief een enkele kortgesloten beurt vormt. Dit vormt een transformator die de spanning trapt en de stroom verhoogt. De weerstand van de pot, gezien vanaf de primaire spoel, lijkt groter. Op zijn beurt wordt de meeste energie warmte in het staal met hoge weerstand, terwijl de aandrijfspoel koel blijft.
vaak is er een thermostaat aanwezig om de temperatuur van de pan te meten. Dit helpt voorkomen dat de pan ernstig oververhit raakt als ze per ongeluk leeg verwarmd of droog gekookt worden, maar kan ook de inductiekookplaat een gewenste temperatuur laten behouden.
Toepassingsedit
Inductieapparatuur kan een ingebouwd oppervlak, een deel van een bereik of een zelfstandige oppervlakte-eenheid zijn. Ingebouwde en rangetop eenheden hebben meestal meerdere elementen, het equivalent van afzonderlijke branders op een gas-fueled bereik. Stand-alone inductiemodules zijn meestal single-element, of soms hebben dubbele elementen. Al deze elementen delen een basisontwerp: een elektromagneet afgedicht onder een hittebestendige glaskeramische plaat die gemakkelijk kan worden gereinigd. De pot wordt geplaatst op het keramische glasoppervlak en begint op te warmen, samen met de inhoud.
in Japan worden sommige modellen Rijstkokers aangedreven door inductie. In Hong Kong, energiebedrijven lijst een aantal modellen. Aziatische fabrikanten hebben het voortouw genomen bij het produceren van goedkope oppervlakken met één inductiezone; efficiënte, afvalarme warmte-eenheden zijn voordelig in dichtbevolkte steden met weinig leefruimte per gezin, zoals veel Aziatische steden zijn. Inductiekookplaten worden minder vaak gebruikt in andere delen van de wereld.
Inductiebereiken kunnen van toepassing zijn in commerciële restaurantkeukens. Elektrisch koken vermijdt de kosten van aardgas leidingen en in sommige rechtsgebieden kan eenvoudiger ventilatie en brandbestrijding apparatuur worden geïnstalleerd. Nadelen voor commercieel gebruik zijn mogelijke breuk van de glazen kookplaat, hogere initiële kosten en de eis voor magnetische kookgerei.
Controledit
de ferromagnetische eigenschappen van een stalen vat concentreren de geïnduceerde stroom in een dunne laag in de buurt van het oppervlak, wat resulteert in een sterk verwarmingseffect. In paramagnetische materialen zoals aluminium dringt het magnetische veld dieper door en stuit de geïnduceerde stroom op weinig weerstand in het metaal. Volgens de wet van Lenz kan de efficiëntie van de inductie in de pot worden gevoeld, zodat de inductie dienovereenkomstig kan worden bereikt met speciale elektronica-apparaten. Er is ten minste één hoogfrequente “volledig metalen” kookplaat beschikbaar, die met een lagere efficiëntie werkt op niet-ferromagnetisch metalen kookgerei.
het kookoppervlak is gemaakt van een glaskeramisch materiaal dat een slechte warmtegeleider is, zodat er slechts een beetje warmte verloren gaat door de bodem van de pot. Bij normaal gebruik blijft het kookoppervlak aanzienlijk koeler dan bij andere kookmethoden, maar moet het nog afkoelen voordat het veilig kan worden aangeraakt.
eenheden kunnen één, twee, drie, vier of vijf inductiezones hebben, maar vier (normaal gesproken in een eenheid van 30 inch breed) zijn de meest voorkomende in de VS en Europa. Twee spoelen komen het meest voor in Hong Kong en drie komen het meest voor in Japan. Sommige hebben aanraakgevoelige bediening. Sommige inductiekachels hebben een geheugeninstelling, één per element, om de tijd te regelen dat warmte wordt toegepast. Ten minste één fabrikant maakt een “zonloos” inductiekookvlak met meerdere inductiespoelen. Hierdoor kunnen tot vijf gebruiksvoorwerpen overal op het kookoppervlak tegelijk worden gebruikt, niet alleen op vooraf gedefinieerde zones.
kleine stand-alone draagbare inductiekookplaten zijn relatief goedkoop en in sommige markten is de prijs van ongeveer US$20.
CookwareEdit
kookgerei moet compatibel zijn met inductieverwarming; in de meeste modellen kan alleen ferrometaal worden verwarmd. Kookgerei moet een vlakke bodem hebben, omdat het magnetische veld snel daalt met afstand van het oppervlak. (Speciale en dure Wok-vormige tops zijn beschikbaar voor gebruik met ronde bodem woks.) Inductieschijven zijn metalen platen die worden verwarmd door inductie en warmte non-ferro potten door thermisch contact, maar deze zijn veel minder efficiënt dan ferro kookvaten.
inductie-compatibel kookgerei voor een inductie-kookoppervlak kan bijna altijd op andere fornuizen worden gebruikt. Sommige kookgerei of verpakkingen zijn gemarkeerd met symbolen om de compatibiliteit met inductie, gas of elektrische warmte aan te geven. Inductie kookvlakken werken goed bij elke pannen met een hoog ferrometaalgehalte aan de basis. Gietijzeren pannen en eventuele zwarte metalen of ijzeren pannen werken op een inductie kookvlak. Roestvrijstalen pannen werken op een inductie kookvlak als de basis van de pan een magnetische kwaliteit van roestvrij staal is. Als een magneet goed aan de zool van de pan kleeft, werkt deze op een inductie kookvlak. Een” volledig metalen ” fornuis zal werken met non-ferro kookgerei, maar de beschikbare modellen zijn beperkt.
aluminium of koper alleen werkt niet op andere inductiekookplaten vanwege de magnetische en elektrische eigenschappen van het materiaal. Aluminium en koperen kookgerei zijn geleidender dan staal, maar de huiddiepte in deze materialen is groter omdat ze niet-magnetisch zijn. De stroom stroomt in een dikkere laag in het metaal, stuit op minder weerstand en produceert dus minder warmte. Gewone inductiekookplaten werken niet efficiënt met dergelijke potten. Aluminium en koper zijn echter wenselijk in kookgerei, omdat ze warmte beter geleiden. Hierdoor hebben’ tri-ply ‘ pannen vaak een inductie-compatibele huid van roestvrij staal met daarin een laag thermisch geleidend aluminium.
voor het frituren is een pan met een goede warmtegeleider nodig om de warmte snel en gelijkmatig te verspreiden. De zool van de pan zal ofwel een stalen plaat geperst in het aluminium, of een laag van roestvrij staal over het aluminium. De hoge thermische geleidbaarheid van aluminium pannen maakt de temperatuur uniformer over de pan. Roestvrijstalen koekenpannen met een aluminium basis hebben niet dezelfde temperatuur aan hun zijkanten als een aluminium zijpan. Gietijzeren koekenpannen werken goed met inductie kookvlakken, maar het materiaal is niet zo goed een thermische geleider als aluminium.
bij het koken van water verspreidt het circulerende water de warmte en voorkomt het hotspots. Voor producten zoals sauzen is het belangrijk dat ten minste de basis van de pan een goed warmtegeleidend materiaal bevat om de warmte gelijkmatig te verspreiden. Voor delicate producten zoals dikke sauzen is een pan met aluminium beter, omdat de warmte langs de zijkanten door het aluminium stroomt, waardoor de kok de saus snel maar gelijkmatig kan verwarmen.
de warmte die in een pot kan worden geproduceerd is een functie van de oppervlakteweerstand. Een hogere oppervlakteweerstand produceert meer warmte voor vergelijkbare stromen. Dit is een” cijfer van verdienste ” dat kan worden gebruikt om de geschiktheid van een materiaal voor inductieverwarming te rangschikken. De oppervlakteweerstand in een dikke metalen geleider is evenredig met de weerstand gedeeld door de huiddiepte. Wanneer de dikte kleiner is dan de huiddiepte, kan de werkelijke dikte worden gebruikt om de oppervlakteweerstand te berekenen. In deze tabel staan enkele veelvoorkomende materialen vermeld.
| materiaal | weerstand (10-6 ohm-inch) |
relatieve permeabiliteit |
huiddiepte, inch (mm) |
oppervlakteweerstand, 10-3 ohm / vierkant (dik materiaal) |
oppervlakteweerstand, ten opzichte van koper |
|---|---|---|---|---|---|
| Carbon steel 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| Roestvrij staal 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| Roestvrij staal 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| Aluminium | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| Koper | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
om dezelfde oppervlakteweerstand te krijgen als bij koolstofstaal zou het metaal dunner moeten zijn dan praktisch is voor een kookvat; bij 24 kHz zou een koperen vatbodem 1/56e van de huiddiepte van koolstofstaal moeten zijn. Aangezien de huiddiepte omgekeerd evenredig is met de vierkantswortel van de frequentie, suggereert dit dat veel hogere frequenties nodig zijn om een gelijkwaardige verwarming in een koperen pot te verkrijgen als in een ijzeren pot bij 24 kHz. Dergelijke hoge frequenties zijn niet haalbaar met goedkope vermogen halfgeleiders; in 1973 waren de silicium gestuurde gelijkrichters beperkt tot maximaal 40 kHz. Zelfs een dunne laag koper op de bodem van een stalen kookvat zal het staal afschermen van het magnetische veld en het onbruikbaar maken voor een inductie top. Wat extra warmte wordt gecreëerd door hysterese verliezen in de pot als gevolg van de ferromagnetische aard, maar dit creëert minder dan tien procent van de totale gegenereerde warmte.
” All-metal ” – modellen edit
nieuwe types halfgeleiders en low-loss-coilontwerpen hebben een all-metal fornuis mogelijk gemaakt.Panasonic Corporation ontwikkelde in 2009 een inductiekookplaat voor consumenten die gebruik maakt van een hoogfrequent magnetisch veld en een ander ontwerp van een oscillatorcircuit om gebruik met non-ferrometalen mogelijk te maken. In 2017 bracht Panasonic een single-burner aanrechtblad” all metal “- eenheid uit, onder de handelsnaam “Met-All”, gericht op commerciële keukens.