Indukciós tűzhely

Indukciós tűzhely  - konyhai elektromos tűzhely közvetlenül vasaló tartalmú edények melegítése (és nem égő, mint a hagyományos tűzhely esetében) nagyfrekvenciás, 20-100 kHz frekvenciájú mágneses tér által keltett örvényáramok indukáltak .

Építkezés

A lemez kialakítása egy házból, egy mikrovezérlőn lévő vezérlőpanelből áll, amelyhez egy hőmérséklet - érzékelő és egy teljesítményrész vezérlőáramkör csatlakozik , egy erős egyenirányítóval ellátott teljesítményrészből és egy kapcsolószabályozóból (általában IGBT tranzisztoron).

A teljesítményszabályozás általában kétféleképpen történik: folyamatos és impulzusos [1] . Változófrekvenciás soros inverternél (VFI) ez így néz ki: maximális teljesítmény mellett a tűzhely a legmagasabb frekvencián működik (általában 50-100 kHz), a teljesítmény csökkenésével a frekvencia csökken. (körülbelül) 20 kHz alá a frekvencia nem csökken, hogy elkerülje a felhasználók számára kellemetlen hang megjelenését (a 20 kHz feletti frekvenciát az emberek nem hallják ). Ezért, ha a teljesítményt az inverter 20 kHz-es frekvenciájánál alacsonyabbra állítja, az égő szakaszos fűtési üzemmódba lép: néhány másodpercenként be- és kikapcsol. Minél rövidebb idő alatt kapcsol be, annál kisebb lesz a teljesítmény (ilyen impulzusszélesség-moduláció ).

Az indukciós tűzhelyek változatos kivitelben készülnek: mind a kisméretű, hordozható készülékek egy vagy két égővel (asztali), mind a konyhabútorba és szabadon álló állótűzhelyekbe beépíthető főzőlapok készülnek.

Kombinált fűtőelem-készlettel ellátott kemencéket is gyártanak: az égők egy része indukciós, néhány fűtőelemet használ .

Edény

Közvetlen melegítéshez az edényeknek kompatibilisnek kell lenniük az indukciós fűtéssel, mivel az indukciós tűzhelyek csak a felülethez közel eső vasfémeket képesek melegíteni . Az ilyen edényeket megfelelő jelöléssel kell ellátni a csomagoláson, és sík alappal kell rendelkezniük vasfém elemekkel. A nem megfelelő színesfémből készült vagy lekerekített fenékű edények melegítéséhez adaptereket használnak: ezek olyan fémplatformok, amelyeket indukciós melegítéssel melegítenek, és szoros illeszkedésük miatt melegítik a tartályt. Használatuk során az edények felmelegedése lényegesen kisebb, mint megfelelő vasfém alappal rendelkező edények használatakor. A lekerekített fenekű wok használatához drága adaptereket kell használni, mivel a mágneses tér a felülettől való távolsággal gyorsan csökken. Ha a mágnes jól vonzódik az edény aljához, akkor a tűzhely fel tudja melegíteni. Az indukciós melegítéshez használt edény anyagának nem kell ferromágneses tulajdonságokkal rendelkeznie, de kívánatos, hogy nagy ellenállása és mágneses permeabilitása legyen , amelyet a bőrréteg mélysége befolyásol .

Az indukciós főzőlapokhoz használható indukciós edények szinte mindig használhatók nem indukciós főzőlapokon. Egyes edényeket vagy csomagokat szimbólumokkal jelölik, amelyek jelzik az indukciós, gáz- vagy elektromos fűtéssel való kompatibilitást. Az indukciós főzőlapok jól illeszkednek minden olyan edényhez, amelynek alapja magas vastartalmú. Indukciós főzőlapon öntöttvas edények és vasfém- vagy vasedények működnek. A rozsdamentes acél edények működnek indukciós főzőlapon, ha az edény alja mágneses rozsdamentes acélból készült. A "teljes fém" főzőlap színesfém edényekkel is használható, de korlátozott modellek állnak rendelkezésre.

Az alumínium vagy a réz önmagában nem működik az indukciós főzőlapokon az anyagok mágneses és elektromos tulajdonságai miatt. [2] Az alumínium és réz edények vezetőképesebbek, mint az acél, de ezekben az anyagokban nagyobb a rétegmélység , mivel nem mágnesesek. Az áram vastagabb fémrétegben folyik, kisebb ellenállásba ütközik, ezért kevesebb hőt termel. [3] A hagyományos indukciós tűzhelyek nem működnek hatékonyan ezekkel a serpenyőkkel. Az alumínium és a réz azonban kívánatosak az edényekben, mivel jobban vezetik a hőt. Emiatt a "háromrétegű" serpenyők gyakran indukcióval kompatibilis rozsdamentes acél héjjal rendelkeznek, amely hővezető alumíniumréteget tartalmaz.

A sütéshez olyan serpenyőre van szükség, amelynek alapja jó hővezető, hogy gyorsan és egyenletesen eloszlassa a hőt. A serpenyő alapja vagy az alumíniumba épített acél felület, vagy egy rozsdamentes acél réteg lesz az alumínium tetején. Az alumínium edények magas hővezető képessége egyenletesebben oszlatja el a hőt a serpenyőben. Az alumínium talpú rozsdamentes acél edények oldala kevesebb hőt kap, mint az alumínium oldalú edények. Az öntöttvas serpenyők jól működnek indukciós főzőlappal, bár az alumíniumhoz képest alacsonyabb hővezető képességgel rendelkeznek.

A víz forralásakor a keringő víz elosztja a hőt, és megakadályozza a túlmelegedett területeket. A szószok készítéséhez fontos, hogy a serpenyő alját jó hővezető anyaggal vonjuk be, hogy egyenletesen ossza el a hőt. Nehezen elkészíthető ételek, például sűrű szószok készítéséhez a legjobb az alumínium bevonatú serpenyő, mivel a hő az alumíniumon keresztül felfelé halad az oldalakon, így a szósz gyorsan és egyenletesen melegszik fel.

A serpenyőben termelhető hő a felületi ellenállástól függ. A nagyobb felületi ellenállás több hőt termel hasonló áramoknál. Ez egy „minőségi pontszám”, amellyel értékelhető az anyag indukciós fűtésre való alkalmassága. A vastag fémvezető felületi ellenállása arányos az ellenállás és a rétegmélység hányadosa. Ha a vastagság kisebb, mint a héj mélysége, a tényleges vastagság használható a héj ellenállásának kiszámításához.

Előnyök és hátrányok

Előnyök :

• Az égő felmelegítése nem igényel időt (ellentétben a fűtőelemmel ellátott elektromos tűzhelyekről) - a hő közvetlenül az edények vastagságában szabadul fel, adott teljesítménnyel azonnal. Az égők nagy teljesítményével kombinálva ez biztosítja a víz gyors felforrását és a főzés gyorsabb megkezdését.
• A főzés egyszerűsége, hasonlóan a gáztűzhelyekhez , a fűtés gyors leállása kikapcsolás után és a fűtés csökkenése a teljesítmény csökkentésével.
• Nagy hatásfok (a gáztűzhelyekhez és a fűtőelemmel ellátott elektromos tűzhelyekhez képest), a kisebb hőszivárgás miatt, valamint a fűtőelemek és az érintkező felületek magas hőmérsékletre való melegítésének hiánya miatt, hogy a hőt az edényekbe továbbítsák.
• Az égők nem kapcsolnak be, ha nem találnak mágneses fenekű edényeket a felületükön. A bekapcsoláshoz a területének jelentős részét edényekkel kell lefedni (az edények minimális mérete a tűzhely jellemzői között van feltüntetve). Amikor kiveszi az edényeket, a tűzhely automatikusan kikapcsol.
• Az edények hőmérsékletének nagy pontossága (ha a tűzhelynek egyáltalán van ilyen lehetősége, ha összehasonlítjuk az azonos árosztályú tűzhelyeket) annak köszönhető, hogy az edények hőmérséklet-érzékelője nem zavarja annak hőjét egy forró ellenállásból fűtőelem vagy gázláng.
• A teljesítmény függése a hálózati feszültségtől gyakorlatilag hiányzik.
• Az indukciós tűzhelyek felülete csak az edényektől melegszik fel és emiatt nem nagyon melegszik fel, kikapcsolva gyorsan lehűl, ami csökkenti az égési sérülések veszélyét.
• Számos főzési program (a gáztűzhelyekhez képest).
• A legtöbb kivitelben az indukciós tűzhely sima üvegfelülete az alacsony üzemi hőmérséklet miatt könnyen eltávolítható a szennyeződésektől, mivel rendkívül lassan képződnek rajta az elszenesedett vagy megkeményedett olaj- és egyéb élelmiszer-maradványok.
• Nincs kellemetlen szag. Régi, fűtőelemmel ellátott kályhák használata esetén étel- és porszemcsék égnek a felületükön, ami kellemetlen égésszagot okoz.
• A kívül használt edények szinte nem égnek meg, mivel nincs forró felület és nyílt láng.
• Egyes gyártók lehetővé teszik a kályha teljes teljesítményének programozott korlátozását a beállításokban [4] , ami lehetővé teszi a tűzhely használatát alacsony csatlakozási teljesítményű hálózatokban. Ebben az esetben több nagy teljesítményű égő beépítését blokkolja a szoftver.

Hibák:

• Asztali követelmények. Ilyen tűzhelyhez csak ferromágneses anyagból készült edények alkalmasak.
• Az indukciós főzőlapoknál a vékony fenekű edényben történő főzéskor alacsony tehetetlenségük (és teljesítményszabályozási jellemzőik) miatt ez időnként kellemetlen „szakaszos forrás” hatást válthat ki. A csúcskategóriás indukciós tűzhelyek ettől meg vannak kímélve: bonyolultabb teljesítményszabályozó áramköröket használnak, amelyek szinte tetszőlegesen alacsony teljesítménnyel képesek folyamatosan melegíteni az edényeket.
• Néhány indukciós tűzhely közös nagyfrekvenciás generátorral rendelkezik több égőhöz. Ha az égők egyidejűleg működnek, nem tudnak a maximális teljesítményre felfűteni.
• Egy lehetséges és meg nem erősített hátrány a lemez mágneses sugárzásának más eszközökre gyakorolt ​​hatása.
• Ha nagy teljesítményen működik, a ventilátorok zajt hallanak. A tűzhely IGBT kapcsolókra épített invertert használ , amelyek működés közben felmelegszenek és hűtést igényelnek. A ventilátor meghibásodása esetén a tápkapcsolók túlmelegednek és a túlmelegedés elleni védelem leold, ami a ventilátor javításáig ellehetetleníti a további működését. Az olcsó modellekben a ventilátor sebessége nem állítható, és bármilyen teljesítmény mellett zaj is előfordul.
• A javítás magas költsége a tápkapcsolók és az inverter egyéb alkatrészeinek károsodása esetén, mivel a legtöbb esetben a teljes költséges egység teljes cseréje szükséges. Bizonyos esetekben lehetőség van a javításukra, amihez elektrotechnikai és elektronikai ismeretekkel rendelkező, magasan képzett személyzetre van szükség.

Lásd még

• Indukciós sütő
• Konyhai tűzhely
• Légörvény

Jegyzetek

1. ↑ A legtöbb modern rezisztív fűtőtestű elektromos tűzhelyben a teljesítményszabályozás az impulzusok munkaciklusának megváltoztatásával történik (bármilyen teljesítményen, kivéve a teljes).
2. ↑ W.C. Moreland, The Induction Range: Its Performance and Its Development Problems , IEEE Transactions on Industry Applications, vol. TA-9, sz. 1, 1973. január/február 81–86
3. ↑ Smythe, William Ralph. Statikus és dinamikus elektromosság . — 3., rev. nyomtatás. New York: Hemisphere Pub. Corp, 1989. -  371. o . — ISBN 0891169172 .
4. ↑ Például a Bosch ezt a funkciót energiagazdálkodásnak nevezi