Индукционная техника что это такое
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!
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 индукция в кухонной технике и зачем она нужна
Десять-пятнадцать лет назад индукционная кухонная техника считалась предметом роскоши, так что варочные панели и плиты этого типа можно было увидеть редко. Эксперты прогнозируют, что индукция скоро вытеснит не только традиционные электроплиты с чугунными блинами, но и привычные газовые поверхности и плиты. Такой оптимистичный прогноз заставляет покупателей проявлять интерес к варочным поверхностям с индукционными катушками и изучать рейтинги лучших моделей.
Принцип работы индукционного нагрева
Варочные панели и плиты, работающие на электричестве, используют разные способы передачи тепла. У классических чугунных конфорок схема многоступенчатая. Проходя по высокоомной спирали, ток разогревает ее. Тепло передается чугунному «блину», от него – посуде, затем греется вода или масло, которые отдают энергию продуктам. На каждом переходе с уровня на уровень часть тепла теряется, а скорость распространения энергии никак нельзя назвать высокой: на разогрев чугунного блина может уйти до 5-8 минут.
Индукционный нагрев позволяет сократить цепочку, убрав из нее лишние звенья и сведя потери энергии к минимуму. Индукционная зона нагрева работает не так, как обычная конфорка. Она представляет собой практическое воплощение закона Фарадея. Под стеклокерамическим покрытием рабочего стола располагается катушка индуктивности, через которую пропускается ток. Посуда, поставленная на поверхность, изготовлена из токопроводящих материалов, а ее дно – классический замкнутый контур. В сковороде или кастрюле возникают вихревые токи, порожденные электромагнитным полем. Именно они и разогревают дно.
В первые секунды работы индукционной варочной панели особенно легко проверить отсутствие передачи энергии через стеклокерамику. Поверхность будет холодной, а дно кастрюли – горячим. Особенности индукционного нагрева любят демонстрировать с помощью простого примера: распиливают сковороду пополам, ставят половинку на одну из зон варочной панели. Затем разбивают яйцо точно над линией распила, чтобы половина оказалась на стеклокерамике, а половина – на сковородке. То, что попало на металл, будет поджариваться, а часть на стеклокерамике останется сырой.
Температурой можно управлять с помощью инвертора с изменяемой частотой. При увеличении мощности частота индукционного нагрева становится выше, при уменьшении – ниже. Стандартный рабочий диапазон у бытовых моделей – от 50 до 100 кГц. А вот с 20 кГц начинаются проблемы: появляется звук, который воспринимается человеческим ухом. Из-за этой особенности конструкторы используют импульсное включение-выключение катушки. Чем реже она включается, тем ниже будет температура посуды.
Индукционные плиты и варочные панели тратят на разогрев посуды буквально несколько секунд, но владельцам не приходится расплачиваться увеличением счетов за электроэнергию. Именно за это модели с индукцией ценят во всем мире.
Преимущества и недостатки индукции
Популярность индукционных моделей говорит о том, что плюсов у них значительно больше, чем минусов. Варочные панели и плиты этого типа – самые быстрые: вскипятить воду, поджарить яичницу или отбивную вы сможете с минимальными затратами времени. Эксплуатация также обойдется недорого, поскольку у зон нагрева потребление сравнительно невелико.
Плиты с индукцией считаются максимально безопасными, ведь стеклокерамика не нагревается до такой степени, чтобы случайно упавшее на нее полотенце вызвало пожар. Магнитное поле в 22 мкТл не оказывает вредного воздействия на здоровье, обжечься во время приготовления пищи тоже довольно сложно. Некоторые варочные панели оснащены датчиками, позволяющими определить, что из посуды вытекает жидкость. Как только возникнет такая ситуация, управляющий модуль немедленно прекратит нагрев. Автоотключение сработает и при перегреве, так что владельцы могут не опасаться неприятных сюрпризов.
Индукция хороша еще по одной причине. Вы можете использовать специальные возможности, например, таймер с отключением, автоматику закипания, автоматическое определение посуды и так далее. Автоматические программы, конечно, не избавят вас от необходимости следить за приготовлением блюд, но сделают его более комфортным.
Идеальной техники не бывает. Наряду с немалыми достоинствами у индукционных моделей имеются и весомые недостатки. Когда речь заходит о минусах, первой обычно называют цену. Действительно, газовая модель обойдется вдвое дешевле. За электрическую, в зависимости от типа конфорок, продавец попросит на 25-30% меньше. Во время акций и распродаж разница в цене между бюджетными индукционными и хорошими электрическими поверхностями может практически исчезнуть. Однако специалисты все же рекомендуют покупать хорошую индукцию – у нее больше полезных функций и выше надежность. Еще один минус – достаточно дорогой ремонт. Правда, у известных брендов поломки возникают нечасто, но отделаться парой сотен не получится.
Недостатком можно считать и повышенный уровень шума, который обычно создает вентилятор. Гудеть может и сама посуда, особенно если ее дно не идеально плоское. Именно поэтому выбору сковородок и кастрюль надо уделить особое внимание.
Какую посуду использовать?
Если на посуде стоит значок, обозначающий ее пригодность для индукционных плит, ее стоимость автоматически повышается. Зная об этом факте, многие владельцы варочных панелей с индукцией для начала пересматривают имеющийся инвентарь. Для проверки посуды на совместимость с индукционной моделью достаточно убедиться, что дно имеет достаточно большую толщину, а затем провести проверку с помощью магнита. Посуду, к которой магнит пристает, можно использовать.
Чтобы обеспечить равномерный нагрев, стоит убедиться в том, что дно идеально ровное. На нем не должно быть рельефных углублений, вогнутых участков, а также бортиков (нередко встречаются у чайников, предназначенных для газовых плит). Идеальный вариант – толстое многослойное дно и более тонкие стенки.
Алюминиевая и медная посуда проводит ток, но ее лучше не использовать, чтобы на стеклокерамике не образовались неэстетичные пятна. А вот многие эмалированные кастрюли из старых запасов отлично подойдут. Стеклянную и керамическую посуду вполне можно использовать в духовке: там способы нагрева обычные – ТЭНы и гриль, так что блюда будут готовиться в привычном режиме.
Индукционные варочные панели
Если вам нужна индукционная варочная панель, выбор моделей будет просто огромен. Техника этого типа есть в каталогах практически всех крупных производителей. Обычно под стеклокерамикой скрывается две или четыре индукционных катушки, но иногда встречаются модели с тремя или пятью зонами нагрева.
Индукционная варочная поверхность не обязательно должна быть черной или белой, встречаются бордовые, серебристые или двухцветные модели. Особый шарм им придают оригинальные рисунки в самых разных стилях – от затейливых орнаментов и цветов до абстракций и шестеренок. Но даже само обозначение границ индукционных зон смотрится очень неплохо, особенно при включенной сенсорной панели управления.
Главное различие между моделями заключается в количестве и разнообразии функций. Очень удобно, если ваша варочная поверхность умеет распознавать посуду и, при необходимости, включать контур расширения. Лучше всего выбирать модели с защитой от перелива и перегрева. Они самостоятельно отключатся, так что ваш бульон не окажется на полу, а каша не превратится в угольки.
Если вы часто готовите в посуде нестандартного размера или формы, оптимальным вариантом станут варочные панели, у которых индукционные зоны можно объединять. Некоторые производители позволяют создать единое пространство, на котором можно в произвольных местах располагать сотейники, кастрюли, сковородки, чайники – техника сама определит, где находится посуда.
Тем, кому нравятся комплексные решения, стоит обратить внимание на комбинированные модели, у которых имеется одна конфорка другого типа, чаще всего – Hi Light. Двухконфорочные модели «домино» имеет смысл ставить тем, кто использует не только варочную панель, но и мультиварку. Двух зон нагрева может оказаться маловато для приготовления полноценного обеда из трех блюд. Впрочем, если вы планируете собрать рабочую зону с отдельным грилем или встраиваемой пароваркой, маленькой индукционной плитки вполне достаточно.
Индукционные кухонные плиты
Кому-то выражение «индукционная плита» может показаться странным, ведь еще не так давно зоны нагрева запрещалось размещать над духовками и другой бытовой техникой. Но с появлением технологии, позволяющей отводить тепло с помощью особых теплоприемников, некоторые компании начали выпускать индукционные плиты с электродуховками. Анализ запросов в поисковых системах говорит о том, что некоторые покупатели пытаются найти и индукционный духовой шкаф, однако таких моделей пока что не существует.
У индукционной плиты есть и плюсы, и минусы. Прежде всего, владельцы получают удобную компактную зону для приготовления пищи. И духовка, и зоны нагрева под рукой. За счет того, что стеклокерамическое покрытие не нагревается и является абсолютно гладким, на него легко можно положить разделочную доску и нарезать продукты прямо рядом со сковородой или кастрюлей. Если вы не будете ронять металлические предметы на стеклокерамику, плиту вполне можно использовать как зону для подготовки продуктов.
Среди самых важных полезных функций – автоотключение, защитная блокировка панели управления, автоматическое определение посуды (имеется не у всех моделей), бустер (временное повышение мощности одной зоны нагрева за счет другой). Как правило, у варочных панелей и плит один и тот же набор функций. Чем их больше, тем удобнее готовить – при условии, что панель управления позволяет легко находить нужные режимы.
Чтобы выбрать идеальную модель, обязательно обратите внимание на параметры духового шкафа. Он должен быть достаточно большим, чтобы испечь целую утку или гуся. Важными аргументами в пользу покупки могут стать наличие кварцевого гриля, автоматических рецептов, конвекции с собственной кольцевой зоной нагрева. Очень желательно автоотключение – с ним не придется сидеть на кухне, ожидая окончания приготовления буженины или блюд в горшочках.
Знать, как подключить индукционную плиту, не обязательно: эту операцию должен выполнять только специалист. Установку стараются проводить подальше от других электроприборов, чтобы магнитное поле не мешало их работе.
Индукционный, электрический или газовый нагрев?
У плит и варочных панелей, которые используются для приготовления пищи, есть несколько важных характеристик, которые необходимо учитывать при выборе конкретной модели. К ним относятся:
По первому признаку индукционные конфорки опережают не только электрические, но и газовые. КПД индукционных панелей доходит до 90% (для сравнения: у газовых – 60%, у электрических – 50%). Практически вся электроэнергия, за которую придется платить владельцам, расходуется на приготовление пищи, а не на многочисленные потери.
Поставив на конфорки трех видов варочных панелей по одинаковой двухлитровой кастрюле с молоком, вы можете устроить соревнование на скорость закипания. Индукция вскипятит молоко чуть меньше, чем за пять минут, газовой плите потребуется восемь минут с четвертью, а электрической – почти десять.
Инерционность у индукционной варочной поверхности примерно та же, что и у газовой. Стоит уменьшить мощность, и жидкость практически мгновенно перестает кипеть. Электроконфорка долго остывает, так что хозяйке иногда приходится снимать кастрюлю или сковороду, чтобы блюдо не пригорело. Зато можно использовать остаточное тепло. Кстати, индукционные модели можно запрограммировать на поддержание определенной температуры, и это значение не будет превышено ни на градус.
Если говорить о безопасности, индукционная панель снова займет верхнюю строчку рейтинга. Поверхность рабочего стола остается холодной, так что пища не пригорает, а человек не получает ожог, случайно коснувшись конфорки. Особые датчики отвечают за отслеживание температуры. Как только достигнут предел (обычно – 250 градусов), нагрев автоматически отключается. На практике это означает, что даже забывчивые хозяева больше не будут сжигать посуду, отвлекшись на важные дела во время варки яиц или пельменей. Газовые модели никак не реагируют на выкипевшую воду, а некоторые электроплиты способны предотвратить пригорание еды, если владелец догадался воспользоваться таймером с функцией отключения.
Что выгодней – индукционная или газовая панель? Несмотря на то, что электричество обходится дороже, чем газ, индукция окажется более выгодным вложением. Конечно, сама варочная панель стоит дороже, однако вам не потребуется:
Для тех, в чьем доме есть только электричество, покупка индукционной модели станет началом перемен к лучшему. Расход электроэнергии окажется в несколько раз меньше, чем при использовании традиционной модели, а пищу для семьи вы будете готовить в несколько раз быстрее.
Если вы боитесь, что не сможете привыкнуть к новинке, можно пойти на компромисс: вначале купить настольную плитку с индукцией. Очень скоро вы заметите, что основную варочную панель используете только тогда, когда надо приготовить сразу четыре блюда.
В нашем каталоге вы сможете выбрать индукционную плиту, которая идеально подойдет для вашей кухни. При выборе не забудьте обратить внимание на мощность подключения, чтобы установить подходящую розетку и автомат.