kuchenka indukcyjna przenosi energię elektryczną przez indukcję z cewki drutu do metalowego naczynia, które musi być ferromagnetyczne. Cewka jest zamontowana pod powierzchnią gotowania i przepuszczany jest przez nią prąd zmienny o wysokiej częstotliwości (np. Prąd w cewce tworzy dynamiczne pole magnetyczne. Gdy garnek przewodzący prąd elektryczny jest zbliżony do powierzchni gotowania, a patelnia jest grubsza niż głębokość skóry, pole magnetyczne indukuje duże prądy wirowe w garnku. Prądy wirowe przepływają przez opór elektryczny garnka, aby wytworzyć ciepło poprzez ogrzewanie Dżulowe; garnek z kolei ogrzewa swoją zawartość przez przewodzenie ciepła.
naczynie do gotowania zwykle musi być wykonane z odpowiedniej stali nierdzewnej lub żelaza. Zwiększona przepuszczalność magnetyczna materiału zmniejsza głębokość skóry, koncentrując prąd w pobliżu powierzchni metalu, a więc opór elektryczny zostanie dodatkowo zwiększony. Część energii zostanie rozproszona marnotrawnie przez prąd przepływający przez opór cewki. Aby zmniejszyć efekt skóry i wynikające z tego wytwarzanie ciepła w cewce, jest ona wykonana z drutu litz, który jest wiązką wielu mniejszych izolowanych przewodów równolegle. Cewka ma wiele zakrętów, podczas gdy dno garnka skutecznie tworzy pojedynczy zwarty obrót. Tworzy to transformator, który obniża napięcie i zwiększa prąd. Opór garnka, patrząc z cewki pierwotnej, wydaje się większy. Z kolei większość energii staje się ciepłem w stali o wysokiej odporności, podczas gdy cewka napędowa pozostaje chłodna.
często obecny jest termostat do pomiaru temperatury patelni. Pomaga to zapobiec poważnemu przegrzaniu patelni, jeśli przypadkowo ogrzewa się pustą lub gotuje na sucho, ale może również umożliwić kuchence indukcyjnej utrzymanie docelowej temperatury.
Zastosowaniaedit
Urządzenia indukcyjne mogą być wbudowaną powierzchnią, częścią asortymentu lub samodzielną jednostką powierzchniową. Jednostki wbudowane i szeregowe mają zazwyczaj wiele elementów, co jest odpowiednikiem oddzielnych palników w zakresie zasilanym gazem. Samodzielne Moduły indukcyjne są zwykle jednoelementowe, lub czasami mają podwójne elementy. Wszystkie takie elementy mają podstawową konstrukcję: elektromagnes uszczelniony pod odporną na ciepło blachą szklano-ceramiczną, którą można łatwo czyścić. Garnek umieszcza się na ceramicznej szklanej powierzchni i zaczyna się nagrzewać wraz z jego zawartością.
w Japonii niektóre modele kuchenek do ryżu są zasilane indukcyjnie. W Hongkongu firmy energetyczne wymieniają kilka modeli. Azjatyccy producenci przejęli wiodącą rolę w produkcji niedrogich powierzchni strefowych z pojedynczą indukcją; wydajne jednostki ciepła o niskiej ilości odpadów są korzystne w gęsto zaludnionych miastach o małej powierzchni mieszkalnej na rodzinę, podobnie jak w wielu miastach azjatyckich. Kuchenki indukcyjne są rzadziej stosowane w innych częściach świata.
zakresy indukcyjne mogą być stosowane w komercyjnych kuchniach restauracyjnych. Gotowanie elektryczne pozwala uniknąć kosztów rurociągów gazu ziemnego, a w niektórych jurysdykcjach może pozwolić na zainstalowanie prostszego sprzętu wentylacyjnego i przeciwpożarowego. Wady do użytku komercyjnego obejmują możliwe pęknięcia szklanego blatu kuchennego, wyższy koszt początkowy i zapotrzebowanie na naczynia magnetyczne.
Kontrolyedit
właściwości ferromagnetyczne naczynia stalowego koncentrują indukowany prąd w cienkiej warstwie w pobliżu jego powierzchni, co powoduje silny efekt grzewczy. W materiałach paramagnetycznych, takich jak aluminium, pole magnetyczne wnika głębiej, a indukowany prąd napotyka niewielki opór w metalu. Zgodnie z prawem Lenza wydajność indukcji w garnku może być wykrywana, tak że indukcja może być odpowiednio osiągana za pomocą specjalnych urządzeń elektronicznych. Dostępna jest co najmniej jedna kuchenka „całkowicie metalowa” o wysokiej częstotliwości, która działa z niższą wydajnością na naczyniach z metalu nie ferromagnetycznego.
powierzchnia do gotowania jest wykonana z materiału szklano-ceramicznego, który jest słabym przewodnikiem ciepła, więc tylko trochę ciepła jest tracone przez dno garnka. Podczas normalnej pracy powierzchnia do gotowania pozostaje znacznie chłodniejsza niż w przypadku innych metod gotowania w piecu, ale nadal musi ostygnąć, zanim będzie można go bezpiecznie dotykać.
urządzenia mogą mieć jedną, dwie, trzy, cztery lub pięć stref indukcyjnych, ale cztery (zwykle w urządzeniu o szerokości 30 cali) są najczęstsze w USA i Europie. Dwie cewki są najczęściej w Hongkongu i trzy są najczęściej w Japonii. Niektóre mają dotykowe elementy sterujące. Niektóre piece indukcyjne mają ustawienie pamięci, po jednym na element, aby kontrolować czas, w którym stosowane jest ciepło. Co najmniej jeden producent wytwarza” bez strefową ” powierzchnię do gotowania indukcyjnego z wieloma cewkami indukcyjnymi. Pozwala to na użycie do pięciu naczyń jednocześnie w dowolnym miejscu na powierzchni gotowania, a nie tylko na wstępnie zdefiniowanych strefach.
Małe samodzielne przenośne kuchenki indukcyjne są stosunkowo niedrogie, w cenie od około 20 USD na niektórych rynkach.
Cookwareedytuj
naczynia muszą być kompatybilne z nagrzewaniem indukcyjnym; w większości modeli można podgrzewać tylko metale żelazne. Naczynia kuchenne powinny mieć płaskie dno, ponieważ pole magnetyczne gwałtownie spada wraz z odległością od powierzchni. (Specjalne i kosztowne blaty w kształcie woka są dostępne do użytku z wokami o okrągłym dnie.) Płyty indukcyjne są płytami metalowymi, które są podgrzewane przez indukcję i ogrzewają garnki nieżelazne przez kontakt termiczny, ale są one znacznie mniej wydajne niż żelazne naczynia kuchenne.
kompatybilne z indukcją naczynia do indukcyjnej powierzchni do gotowania prawie zawsze mogą być używane w innych piecach. Niektóre naczynia lub opakowania są oznaczone symbolami wskazującymi na kompatybilność z ciepłem indukcyjnym, gazowym lub elektrycznym. Powierzchnie do gotowania indukcyjnego dobrze sprawdzają się w przypadku patelni o wysokiej zawartości metali żelaznych u podstawy. Żeliwne patelnie i wszelkie czarne metalowe lub żelazne Patelnie będą działać na indukcyjnej powierzchni gotowania. Patelnie ze stali nierdzewnej będą działać na indukcyjnej powierzchni gotowania, jeśli podstawą patelni jest magnetyczny gatunek stali nierdzewnej. Jeśli magnes dobrze przylega do podeszwy patelni, będzie działał na indukcyjnej powierzchni gotowania. Kuchenka „całkowicie metalowa” będzie działać z naczyniami nieżelaznymi, ale dostępne modele są ograniczone.
Sam aluminium lub miedź nie działa na innych płytach indukcyjnych ze względu na właściwości magnetyczne i elektryczne materiałów. Naczynia aluminiowe i miedziane są bardziej przewodzące niż stal, ale głębokość skóry w tych materiałach jest większa, ponieważ są niemagnetyczne. Prąd płynie w grubszej warstwie metalu, napotyka mniejszy opór, a więc wytwarza mniej ciepła. Zwykłe kuchenki indukcyjne nie będą sprawnie pracować z takimi garnkami. Jednak aluminium i miedź są pożądane w naczyniach kuchennych, ponieważ lepiej przewodzą ciepło. Ze względu na te „trójwarstwowe” Patelnie często mają kompatybilną indukcyjnie skórę ze stali nierdzewnej zawierającą warstwę przewodzącego ciepło aluminium.
do smażenia potrzebna jest patelnia z podstawą, która jest dobrym przewodnikiem ciepła, aby szybko i równomiernie rozprowadzić ciepło. Podeszwa patelni będzie albo płytą stalową wciśniętą w aluminium, albo warstwą stali nierdzewnej na aluminium. Wysoka przewodność cieplna patelni aluminiowych sprawia, że temperatura jest bardziej jednolita na całej patelni. Patelnie ze stali nierdzewnej z aluminiową podstawą nie będą miały takiej samej temperatury po bokach, jak aluminiowa patelnia boczna. Żeliwne patelnie działają dobrze z powierzchniami gotowania indukcyjnego, ale materiał nie jest tak dobrym przewodnikiem cieplnym jak aluminium.
podczas gotowania wody obiegowa woda rozprowadza ciepło i zapobiega gorącym punktom. W przypadku produktów takich jak sosy ważne jest, aby przynajmniej podstawa patelni zawierała dobry materiał przewodzący ciepło, aby równomiernie rozprowadzić ciepło. W przypadku delikatnych produktów, takich jak grube sosy, patelnia z aluminium jest lepsza, ponieważ ciepło przepływa po bokach przez aluminium, umożliwiając kucharzowi szybkie, ale równomierne podgrzanie sosu.
ciepło, które może być wytwarzane w garnku, jest funkcją oporu powierzchniowego. Wyższy opór powierzchniowy wytwarza więcej ciepła dla podobnych prądów. Jest to” figura zasługi”, która może być wykorzystana do oceny przydatności materiału do nagrzewania indukcyjnego. Opór powierzchniowy w grubym metalowym przewodniku jest proporcjonalny do rezystywności podzielonej przez głębokość skóry. W przypadku gdy grubość jest mniejsza niż głębokość skóry, rzeczywista grubość może być wykorzystana do obliczenia rezystancji powierzchni. Niektóre typowe materiały są wymienione w tej tabeli.
| Materiał | Rezystywność (10-6 ohm-cali) |
względna przepuszczalność |
głębokość skóry, cale (mm) |
rezystancja powierzchni, 10-3 ohmy/kwadrat (gruby materiał) |
Rezystancja powierzchniowa, w stosunku do miedzi |
|---|---|---|---|---|---|
| stal węglowa 1010 | 9 | 200 | 0.004 (0.10) | 2.25 | 56.25 |
| Stal nierdzewna 432 | 24.5 | 200 | 0.007 (0.18) | 3.5 | 87.5 |
| Stal nierdzewna 304 | 29 | 1 | 0.112 (2.8) | 0.26 | 6.5 |
| Aluminium | 1.12 | 1 | 0.022 (0.56) | 0.051 | 1.28 |
| Miedź | 0.68 | 1 | 0.017 (0.43) | 0.04 | 1 |
aby uzyskać taką samą odporność powierzchni jak w przypadku stali węglowej, wymagałoby to, aby metal był cieńszy niż jest to praktyczne w przypadku naczynia do gotowania; przy 24 kHz dno naczynia miedzianego musiałoby wynosić 1/56 głębokości skóry stali węglowej. Ponieważ głębokość skóry jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego częstotliwości, sugeruje to, że znacznie wyższe częstotliwości byłyby wymagane do uzyskania równoważnego ogrzewania w miedzianym garnku, jak w żelaznym garnku przy 24 kHz. Tak wysokie częstotliwości nie są możliwe w przypadku niedrogich półprzewodników mocy; w 1973 r. zastosowane prostowniki sterowane krzemem zostały ograniczone do nie więcej niż 40 kHz. Nawet cienka warstwa miedzi na dnie stalowego naczynia do gotowania osłoni stal przed polem magnetycznym i uczyni ją bezużyteczną dla Góry indukcyjnej. Niektóre dodatkowe ciepło jest wytwarzane przez straty histerezy w garnku ze względu na jego ferromagnetyczny charakter, ale to tworzy mniej niż dziesięć procent całkowitego wytworzonego ciepła.
„All-metal” modelsEdit
nowe typy półprzewodników mocy i konstrukcje cewek o niskiej stratności umożliwiły całkowicie metalową kuchenkę.
firma Panasonic Corporation w 2009 roku opracowała konsumencką kuchenkę indukcyjną, która wykorzystuje pole magnetyczne o wyższej częstotliwości i inną konstrukcję obwodu oscylatora, aby umożliwić stosowanie z metalami nieżelaznymi. W 2017 roku firma Panasonic wypuściła jednopalnikową jednostkę „all metal”, używającą nazwy handlowej „Met-All”, skierowaną do kuchni komercyjnych.