Меню

Изменение мощности индукционной плиты

Что такое индукционная плита и как она работает

Что такое индукционная плита и как она работает

Аватар пользователя

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

  • индуктора;
  • выпрямителя;
  • инвертора;
  • вентилятора;
  • платы управления.

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:

  • циклическим включением индуктора на полную мощность. Частота включений зависит от необходимой температуры нагрева пищи при приготовлении. Ее получают с термодатчиков, установленных под наружной поверхностью печи. При этом частота магнитного поля конфорки остается неизменной;
  • изменением частоты магнитного поля. Чем выше частота, тем большее количество вихревых токов индуцируется в посуде. Следовательно, можно получить большую температуру нагрева ее поверхности. Как правило, регулирование мощности конфорки укладывается в тот же диапазон частот: 20 кГц – 120 кГц.
Читайте также:  Как определить мощность тора трансформатора

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!

Источник



Все о мощности индукционной плиты

Индукционная варочная панель – один из самых современных вариантов кухонной техники. Она считается не только безопасной, но и выгодной в использовании. Хотя при всей своей экономичности мощность плиты довольно высокая.

Все о мощности индукционной плиты

Индукционные панели производительнее электроплит, но помогают экономить электроэнергию. Разобраться, как это происходит можно, рассмотрев не только показатели разных видов техники, но и принципы их действия.

Об индукционной плите

Об индукционной плите

Основные функции техники, нагрев и поддержание тепла, выполняет магнитное поле. Это увеличивает скорость готовки, делает процесс экономичным, обеспечивает целый ряд других преимуществ.

Читайте также:  Мощность подключения духового шкафа что это такое

Принцип работы

Расход тепла

Индукционная панель отличается способом передачи тепла посуде. У электрических или газовых плит сначала нагревается конфорка, затем от неё – стоящая сверху сковорода или кастрюля.

Поверхность индукционной техники остаётся холодной, нагрев обеспечивается магнитным полем. Нагревается только днище посуды, снижая тепловые потери, а также время готовки.

Для кипячения 2 л жидкости на электроплите достаточно 10 минут, на индукционной технике – всего 6 минут.

Аналогичный показатель газовых моделей – до 65%, электрических – не выше 60%. В режиме увеличенной мощности коэффициент может снижаться до 80%, зато сокращается время нагрева.

Плюсы и минусы

Плюсы и минусы

Причинами выбора в пользу индукционных плит считаются:

  • Безопасность. Невысокая температура панели защищает от ожогов при случайном прикосновении, не приведёт к возгоранию. При удалении посуды с плиты нагрев прекращается.
  • Удобство. Края конфорок не становятся горячими, позволяя избежать пригорания попавших на плиту капель жидкости или частиц еды. При готовке на поверхность можно класть ложку.
  • Высокая скорость. Блюда готовятся быстрее. При изменении режима плита реагирует мгновенно, в отличие от электрических аналогов.
  • Экономичность. Нет нагрева конфорок – снижается потребление электроэнергии. В зависимости от частоты использования и готовящихся блюд расход электричества в 2-4 раза меньше, чем у электроплиты.
  • Комфортные условия на кухне. Энергия не тратится на нагрев воздуха. В помещении становится не так душно, как при наличии газовой или электрической плиты.

Посуда должна быть только специальной, а поверхность плиты легко повредить или поцарапать. Предусматривая подключение варочной панели мощнее 3,5 кВт, следует ориентироваться на качество проводки.

Мощность индукционных плит

Значение мощности индукционной варочной панели – главный параметр. Он влияет на готовку еды и размеры счетов за электричество. Хотя высокий коэффициент полезного действия не приводит к слишком большим затратам даже при использовании мощных моделей.

Мощность конфорок

Мощность конфорок

Одна варочная поверхность индукционного типа обычно содержит от 2 до 5 зон нагрева. Среднее значение — 4 конфорки, отличающиеся производительностью и размерами.

Каждая обеспечивает свой режим готовки:

  • маленькая конфорка, мощность которой в кВт не превышает 1-1,5, нужна для медленного приготовления;
  • средняя зона (1,5-2,5 кВт) позволяет готовить гарниры или супы;
  • мощные (от 3 кВт) могут нагревать большую посуду.

Мощность варочной панели и духового шкафа

Мощность варочной панели и духового шкафа

Общая производительность оборудования зависит не только от параметров конфорок, но и от их количества. Средняя плита, у которой есть четыре зоны нагрева, обеспечивает такие показатели:

  • маломощная модель – до 3,5 кВт;
  • средняя – 3,5-7 кВт;
  • мощная – 7-10 кВт.

Потребление электричества зависит от размеров или класса энергосбережения. Большинство духовок тратит не больше 1 кВт в час.

Сравнение мощности разных видов плит

Показатели мощности газовой плиты выше, чем у других вариантов. Её конфорки выдают от 1 до 3-4 киловатт. Однако это не обеспечивает газу серьёзных преимуществ. При пересчёте из кВт в рубли расходы на эксплуатацию индукционной техники получаются похожими.

Сравнение мощности разных видов плит

Производительность обычного электрического прибора достигает 5,5 кВт. Индукционные модели потребляют около 7 кВт. Функция Power Boost может увеличить параметр до 10 кВт.

Однако электроплита потратит на нагрев в 2-4 раза больше времени. Потому при равной или даже меньшей производительности расход электроэнергии выше.

Это становится особенно заметно при сравнении ежемесячного потребления, достигающего для электрических устройств 300-500 кВт.

Но экономия получается небольшой. Притом, что индукционные модели выигрывают в плане безопасности, скорости, удобства эксплуатации. Электроплиты при меньшей производительности считаются самыми неэффективными.

Расход электроэнергии

Определяя, сколько электричества будет потрачено варочной поверхностью, учитывают разные факторы. Первый – мощность потребления в кВт. Второй – количество часов в течение дня или месяца, когда плита работает.

Читайте также:  Потребляемая мощность 24 порт коммутатора

Неравномерность использования не позволяет точно измерить это значение. Но существуют усреднённые показатели для определения ежемесячного потребления.

Сколько электричества потребляется в месяц

Сколько электричества потребляется в месяц

Среди параметров, по которым выбирают варочную панель, энергопотребление – один из основных. При его определении учитывается не производительность отдельных конфорок, а общий расход электричества в месяц. По этому показателю индукционная плита превосходит другие виды кухонной техники.

Усреднённые нормы для модели общей производительностью 3,5 кВт – 1,3 кВт в час. Ежедневное включение оборудования на 2 часа приводит к расходу 2,6 кВт в сутки. Расход в течение месяца – около 80 кВт. Для мощной 7-микиловаттной техники в месяц тратится до 160 кВт.

Третий – класс энергопотребления оборудования. Он обозначается латинскими буквами – от A до G. Лучшие варианты – с классом A+, A++ или A+++. Экономия при использовании таких кухонных плит повысится ещё на 20-40%.

Экономия электроэнергии

Экономия электроэнергии

Покупка индукционной плиты позволит сэкономить на готовке еды. Но затраты электричества можно дополнительно уменьшить.

Ведь даже сумма, потраченная на оплату нескольких десятков киловатт, может оказаться не лишней для семейного бюджета. Для уменьшения цифр в счетах за электричество стоит пользоваться такими рекомендациями:

  • Желательно выбирать модели с автоматическим выключением конфорки при подъёме посуды. Это снизит расход электричества, а также повысит уровень безопасности.
  • Для нагрева небольшой посуды или варки кофе стоит пользоваться конфорками меньшего размера. Хотя у некоторых моделей размеры зоны могут регулироваться автоматически.
  • Нагревать большую сковородку или кастрюлю рекомендуется на конфорке максимального размера. Это уменьшит время, повысив эффективность использования техники.
  • Для готовки в посуде овальной формы стоит пользоваться сразу двумя конфорками. Большинство индукционных моделей позволяет делать зоны нагрева спаренными.

Для быстрого нагрева применяют режим, при котором включаются специальные сверхмощные контуры. Но для обычной готовки достаточно установить регулятор мощности примерно на середину.

При использовании крышки на кастрюле или сковороде такой производительности хватит для готовки еды. Однако расход электричества упадёт почти в 2 раза.

Источник

Изменение мощности индукционной плиты

Принцип регулировки мощности в китайских индукционках: http://youtu.be/DqAIhnZKhvg
Как видно, на малых мощностях она периодически выключается и включается (в некоторых моделях на полную мощность, а не на минимально возможную).
В реальной жизни это выглядит так: например, варим суп, нормально закипятили воду на макс. мощности, вкинули картошку, убавляем на минимум, а он всё-равно периодически кипит как бешеный (что аж крышку паром срывает). Естественно это неприемлемо для нормального приготовления пищи и сужает область применения такой индукционки только для кипячения воды.

Поэтому, задался вопросом возможности внесения изменений в устройство, с целью снижения мощности на минимальных настройках (хотя бы так, чтобы вода не кипела как при максимальной).

Для частного конкретного случая схем не нашел. Модель BESSER 10214. Платы Chufeng CF_31A, CF_CB06A (YIHUA YM-00172, YM-YH-3B). Маркировка микроконтроллеров затерта.

На плате питания присутствует 1 подстроечный резистор 500 Ом, одной ногой идущий на минус выпрямителя D15XB80, соединенного перемычкой с базой IGBT транзистора H20R1203, а другой на один из выводов микроконтроллера. Вопрос: какова его функция?

И хочу узнать общие возможные варианты понижения мощности индукционных плит в теории.

_________________
Ом намо Бха га ва-тэ,Васу дэва -йа.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/quote

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: kollaider, samand587 и гости: 19

Источник