Индукционные плиты: какие бывают, плюсы и минусы эксплуатации
Все существующие плиты и варочные панели выполняют одну и ту же задачу — готовят еду. Но индукционная техника действует принципиально иначе: такие модели не нагреваются, обладают высоким КПД и безопасны. Есть у них и свои минусы: от стоимости до необходимости обновления посуды. Разбираемся, как работают индукционные плиты и в каких случаях они лучше газовых или электрических аналогов.
Что такое индукционная плита: виды и дизайн
Индукционная плита — это разновидность электрической варочной панели, в которой применяется принцип электромагнетизма. Главное отличие здесь — в способе передачи тепла. Если в классических плитах оно идет от трубчатого нагревательного элемента (ТЭН) или пламени, то в индукционных источником служит посуда.
Индукционные плиты, как и электрические и газовые модели, бывают встраиваемыми, отдельно стоящими и настольными. Как и все другие типы, они делятся на зависимые и независимые. В первом случае плита с духовкой имеют общие элементы управления и должны располагаться строго рядом. Независимые варочные панели можно размещать отдельно от духового шкафа или использовать без него.
Рабочая поверхность индукционных моделей, как правило, выполнена из стеклокерамики. Они могут быть не только разных цветов или с рисунком, но и разных форм — встречаются, например, полукруглые и ромбы.
В зависимости от размера (от 30 см до 100 см) индукционная варочная панель вмещает от одной до шести конфорок. На некоторых моделях их расположение и разметка выглядят непривычно. Вместо классических «блинов» нанесены пересекающиеся линии, квадраты или просто обозначен центр нагревательного элемента. Также есть модели с функциональными конфорками, например для утятницы, или с углублением для сковороды-вок.
Нагрев и другие настройки чаще всего регулируются через сенсорные модули. В некоторых моделях для удобства конфорки оснащены световыми индикаторами, которые включаются в момент работы.
Кроме того, существуют комбинированные варианты плит, совмещающие технологию индукции с ТЭН или газовыми конфорками.
Индукционные панели могут оснащаться дополнительными функциями. В их числе:
Как работает индукционная плита
Главные рабочие элементы такой плиты — индукционные катушки с медной обмоткой. Они располагаются под стеклянной панелью соответственно разметке конфорок. В момент, когда по виткам катушки проходит ток, образуется высокочастотное магнитное поле (от 20 кГц до 100 кГц).
Под его воздействием в металлической посуде, поставленной на конфорку, возникают вихревые токи, которые приводят в движение электроны. В этом процессе вырабатывается тепло — оно и нагревает дно кастрюли или сковородки. Поверхность варочной панели при этом не раскаляется. От нее может ощущаться некоторое тепло — его отдала посуда.
Как подключить индукционную плиту
Индукционная плита работает от сети 220В. В зависимости от количества конфорок потребляемая мощность составляет от 2 до 7,5 кВт. При подключении индукционной плиты соблюдаются те же требования, что и для любых других электрических варочных панелей. Для такой техники выводится силовая розетка, используется кабель типа ВВГ с сечением не менее 6 мм [1], в щитке устанавливается автомат на 32А.
Плюсы и минусы индукционной плиты
Плюсы
Минусы
Посуда для индукционной плиты
Для приготовления пищи на индукционной плите используют посуду только из ферромагнитного металла, то есть с большой магнитной проницаемостью. Например, чугун и сталь. Самый простой способ проверить, подходит имеющаяся кухонная утварь или нет, — поднести ко дну магнит. Если он прилипнет, то использовать такую посуду можно.
Медные, керамические, глиняные или алюминиевые сковороды и кастрюли для готовки на таких плитах не подходят, если только дно посуды не имеет металлической вставки. В противном случае плита просто не заработает.
Обойти эти сложности можно: для индукционных плит выпускают специальные переходники. Эти устройства в виде дисков позволяют использовать не только посуду из других материалов, но и отличающуюся по размеру конфорки. Адаптеры изготовлены из нужного ферромагнитного металла и, нагреваясь, передают тепло обычной посуде. Их же можно использовать в случае несовпадения диаметров дна и конфорки. Например, для турок или маленьких ковшиков.
При использовании индукционной плиты производители советуют придерживаться нескольких правил:
Диаметр дна посуды должен соответствовать размеру конфорки. Для большинства плит минимальный размер 12 см.
Для равномерного и эффективного нагрева следует выбирать посуду с плоским и толстым дном. Слишком тонкое днище может деформироваться в процессе готовки.
Индукционная или электрическая плита?
В квартире с маленькой кухней индукционная плита поможет избежать духоты и избыточного нагрева воздуха при готовке. Но, как и в случае с обычной варочной панелью, перед ее установкой может потребоваться прокладка новой электрики. То же касается случаев замены газовых плит на электрические. В старых домах, рассчитанных на газовое оборудование, имеющаяся проводка, как правило, на такие нагрузки не рассчитана.
В загородном доме можно использовать любой вариант устройства, если это позволяет вводная мощность.
Поскольку обе плиты работают от электричества, важно, чтобы напряжение в сети было стабильным, без скачков. Иначе техника может выйти из строя. При некоторых неисправностях ремонт индукционной плиты может оказаться дороже, чем электрической, из-за большего числа электронных блоков управления.
Делая выбор в пользу индукционной плиты, нужно быть готовым, что, скорее всего, потребуется некоторое время, чтобы привыкнуть к мгновенному нагреву и особенностям регулировки мощности.
Максимальная потребляемая мощность для двух видов плит в целом одинаковая. Однако считается, что индукционная позволяет лучше экономить на счетах за электроэнергию: ТЭНу требуется больше времени для достижения нужной температуры.
Что такое индукционная плита и как она работает
Содержание
Содержание
Приготовление на индукционной панели напоминает магию — жар готовки находится только внутри посуды, вокруг же — ни намека на тепло. О технологиях, используемых в индукционных варочных панелях для того, чтобы получить эту магию, и пойдет речь.
Индукция в деталях
Способность электрического тока возникать в проводнике при пересечении им силовых линий магнитного поля, была замечена Майклом Фарадеем в 1831 году. Открытие электромагнитной индукции дало старт золотой эре разработки электрических машин переменного тока (генераторов, электродвигателей и трансформаторов), определяющих комфортную жизнь человечества по сей день.
В ходе конструирования первых образцов электрических машин и аппаратов, изобретатели столкнулись с проблемой нагрева их «железа», что приводило к существенным потерям энергии (вследствие ее преобразования в тепловую) и общему снижению КПД агрегатов.
Несколько позже Фарадей описал природу возникновения электрического тока не только на поверхности проводника, но и в толще материала с точки зрения открытого им явления. Данные токи были названы вихревыми, поскольку возникают в перпендикулярной магнитному потоку плоскости и имеют круговую природу протекания. Позже они были названы токами Фуко, в честь ученого, посвятившего жизнь их исследованию.
В 1841 году ученые Джеймс Джоуль и Эмиль Ленц, проводя исследования независимо друг от друга, пришли к выводу, что количество тепловой энергии, выделяемой проводником при протекании по нему электрического тока, находится в прямой зависимости от плотности электрического тока и напряженности электрического поля.
Формулирование этого закона дало понимание природы нагрева металлических сердечников трансформаторов и железа статоров и роторов электрических машин, а также дало толчок в разработке методик по снижению влияния вихревых токов на работу электрических машин и аппаратов.
Вихревые токи считаются паразитными. При конструировании электрических аппаратов с ними нещадно борются, стараясь минимизировать их влияние на работу устройства. К примеру, в трансформаторах магнитопровод изготавливают из тонких металлических пластин, изолированных друг от друга. Так же поступают при производстве железа статора электрических машин переменного тока.
В случае с индукционными печами, токи Фуко — основная компонента, позволяющая получать потрясающие результаты, поэтому их всячески «культивируют» и усиливают.
Помещение металла в переменное магнитное поле позволяет получить его нагрев за счет возникновения в нем вихревых токов.
Это свойство дало жизнь целому семейству устройств — индукционным печам, используемым как в промышленности (получение сверхчистых (без примесей) сплавов, сварка, пайка и плавка металлов и т. д.), так и в быту (приготовление пищи). Причем было замечено, что с повышением частоты переменного магнитного поля, процессы возникновения вихревых токов интенсифицируются, позволяя получать более быстрый нагрев помещенного в него материала.
Устройство и принцип действия индукционной варочной панели
Работает индукционная панель следующим образом. Сетевое переменное напряжение выпрямляется и поступает на вход инвертора. В нем оно снова преобразуется в переменное, но уже со значительно большей частотой. Как правило, для работы индукционных варочных плит используется диапазон частот от 20 кГц до 120 кГц.
Нижний порог выбран неспроста: это именно то значение частоты, выше которого ухо человека не способно уловить звуковые вибрации. Чтобы не причинять пользователям дискомфорта неприятным звуком, нижний порог частоты не может быть ниже 20 кГц.
В процессе работы электронные компоненты инвертора и индукторов довольно сильно греются, поэтому плата инвертора принудительно обдувается потоком воздуха, нагнетаемого вентилятором.
Индуктором, представляющим собой катушку, намотанную из медного многожильного провода в форме конфорки, формируется переменное магнитное поле высокой частоты.
Регулирование мощности нагрева в индукционных печах может происходить двумя способами:
В недорогих моделях для регулирования мощности нагрева применяется циклический способ регулирования мощности.
В более продвинутых — изменение частоты.
Когда металлическую посуду ставят на конфорку, в толще материала возникают вихревые токи, которые и обеспечивают ее нагрев. По сути дно кастрюли или сковородки выступает в качестве вторичной обмотки трансформатора (короткозамкнутой) и является отличной средой для возникновения токов Фуко.
Здесь следует сделать одно важное отступление и рассказать о скин-эффекте, иначе именуемом поверхностным эффектом.
Любой электрический ток при протекании по проводнику создает вокруг него электромагнитное поле. Это же касается и вихревых токов. Магнитные поля, взаимодействуя друг с другом, вытесняют электроны из толщи материала на его поверхность, именуемую скин-слоем, и электрический ток проходит больше по поверхности проводника, чем в его внутренних слоях. Объемная плотность тока в скин-слое значительно выше, чем в его толще. Известно, что с увеличением глубины проникания в материал, амплитуда вихревых токов уменьшается и они гораздо хуже осуществляют нагрев. Использование материала с тонким скин-слоем позволяет получить более высокие температуры его поверхностного нагрева.
Толщина скин-слоя находится в обратной зависимости от частоты переменного магнитного поля, т. е. с ростом частоты толщина слоя уменьшается, что позволяет получить более высокую плотность тока и более эффективный нагрев поверхности проводника.
Каждый материал обладает своей структурой строения кристаллической решетки, от свойств которой зависят его проводимость и толщина скин-слоя. К примеру, в диапазоне частот 20 кГц – 120 кГц (стандартные частоты работы конфорок индукционной панели) толщина скин-слоя стали на порядок меньше толщины слоев меди или алюминия.
К чему это все? А к тому, какой материал необходимо использовать для изготовления посуды, пригодной для индукционных печей. И какую посуду использовать в принципе.
Только металлы с ферромагнитными свойствами смогут обеспечить нужные температуры нагрева дна посуды и подойдут для готовки еды, а не ее медленного разогрева.
Поэтому для индукции нужна посуда, к которой прилипает магнит. Это не прихоть производителя, а объективная необходимость!
Дальше все просто. Вихревые токи, вызванные высокочастотным магнитным полем, индуцируются на внутренней поверхности дна посуды. Именно она контактирует с продуктами и нагревает их, отдавая им тепловую энергию. Этим и объясняется высокая скорость нагрева на индукционных варочных поверхностях.
Конечно, за счет теплопроводности металла нагреется и сама посуда, и варочная поверхность, но это будут не сотни градусов. Поэтому готовить можно, даже застелив конфорку салфеткой — она не загорится, температуры просто не хватит для воспламенения.
Попавшие на поверхность продукты не пригорят к ней по той же причине.
Магия? Зная, как работает индукционная поверхность, понимаешь — это не такая уж и магия. Обычная физика!