Индукционная плита

Индукционная плита — кухонная электрическая плита, разогревающая металлическую посуду индуцированными вихревыми токами.

Устройство индукционной плиты

Конструкция плиты состоит из корпуса, платы управления на микроконтроллере, к которому подключен датчик температуры и схема управления силовой частью, силовая часть с мощным выпрямителем и импульсным регулятором (обычно на IGBT-транзисторе).

Регулирование мощности осуществляется, как правило, двояко: непрерывно и импульсно. Для последовательного инвертора с изменяемой частотой (variable-frequency invertor, VFI) это выглядит так: на максимальной мощности плита работает на наибольшей частоте (как правило, это 50-100 кГц), при снижении мощности частота понижается. Но ниже, чем до примерно 20 кГц, частоту не понижают, во избежание появления некомфортного для пользователей звука (частоты выше 20 кГц люди не слышат). Поэтому при задании мощности ниже той, при которой инвертор работает на частоте 20 кГц, конфорка переходит в режим прерывистого нагрева: раз в несколько секунд включается и выключается. Чем на меньшее время она будет включаться, тем меньше будет мощность.

Индукционные печи изготовляются различного конструктива: выпускаются как малогабаритные переносные пластины, имеющие одну конфорку (настольный дизайн), так и плиты, предназначенные для встраивания в кухонную мебель.

Также выпускаются печи с комбинированным набором нагревательных элементов: часть конфорок индукционные, часть используют ТЭНы.

Используемая посуда

Знак, означающий совместимость посуды с индукционной плитой:

При работе с плитой желательно использовать специальную посуду, изготовленную из материала с подходящими характеристиками, который бы эффективно поглощал энергию магнитного поля. Такими характеристиками являются удельное сопротивление и магнитная проницаемость (влияет на глубину скин-слоя). Вопреки расхожему заблуждению, материал посуды для индукционного нагрева принципиально не обязан обладать ферромагнитными свойствами, но на практике для достижения высокого коэффициента полезного действия (без которого применение подобных плит не имело бы смысла) подходящим материалом оказались только металлы-ферромагнетики, в частности — обыкновенная сталь (скин-слой в них гораздо тоньше, а значит, их сопротивление, возникающее в них при помещении в магнитное поле вихревым токам намного выше, и выделение тепла в том же магнитном поле тоже выше), поэтому посуду для индукционных печей можно проверять магнитом. Современные индукционные плиты автоматически распознают пригодную посуду и только в этом случае переходят в рабочий режим (включают магнитное поле).

Вообще, традиционная эмалированная железная (стальная) посуда отлично подходит для индукционных плит. Но, если кастрюля имеет дно не современное, плоское, а «в старом стиле», с возвышением в центральной части, возможно появление заметного гула или писка при работе из-за колебаний этого возвышения наподобие диафрагмы громкоговорителя.

Посуда из нержавеющей стали (магнитящейся — есть и немагнитная) и чугуна тоже, как правило, хорошо подходит. Общее правило: если у посуды в дне имеется слой ферромагнитного металла (например, сталь), не отделённый от конфорки ничем, кроме диэлектриков (например, эмалью) — посуда подойдёт, независимо от того, какие материалы и какой толщины лежат выше ферромагнитного слоя (магнитное поле выше него практически не проникает).

Преимущества и недостатки

Достоинства:

• Не требуется времени на разогрев конфорки (в отличие от плит с ТЭНами) — энергия выделяется прямо в толще посуды, сразу с заданной мощностью. Это вплотную приближает индукционные плиты к газовым по удобству.
• Коэффициент полезного действия около 90 % (в отличие от 60-70 % у электрических плит с использованием резистивных нагревательных элементов, и 30-60 % у газовых) благодаря отсутствию утечки мимо посуды потоков тепла от раскалённых резистивных нагревательных элементов или газов.
• Конфорки не включатся, если не обнаружат на своей поверхности посуду с магнитным дном (в противном случае это быстро бы вывело из строя высокочастотный генератор, также возможен ущерб здоровью под действием мощного ВЧ поля). Чтобы конфорка включилась, нужно перекрыть посудой существенную часть её площади (как правило, диаметр дна посуды должен быть не менее, чем примерно половина диаметра конфорки).
• При снятии посуды плита отключается. У электрических плит с классическим резистивным нагревательным элементом, конфорка нагрета постоянно, независимо от того, находится на ней продукт или нет. Как следствие — дополнительный расход электроэнергии, нагрев воздуха в помещении. Указанный эффект, кроме того, позволяет снизить расходы на кондиционирование помещения, что особенно важно летом.
• Точнее поддерживает заданную температуру посуды (при наличии вообще такой возможности у плиты, при сравнении плит одного ценового класса) благодаря тому, что датчику температуры, призванному улавливать температуру посуды, не мешает своим теплом раскалённый резистивный нагревательный элемент или газовое пламя.
• Зависимость мощности от напряжения сети практически отсутствует.
• Поверхность индукционных плит нагревается только от посуды и по этой причине нагревается не очень сильно, быстро остывает в выключенном состоянии, что снижает риск получения ожогов.
• Большое количество программ приготовления пищи (относительно газовых плит).
• В большинстве дизайнов гладкая стеклянная поверхность индукционной плиты легко очищается от грязи.
• Отсутствует неприятный запах. В случае применения старых плит, имеющих ТЭНы, на их поверхности сгорают частицы пищи и пыли, с чем связан неприятный запах гари.

Недостатки:

• Требования к посуде.
• У индукционных плит из-за их малой инерционности (и особенностей регулирования мощности) при варке в посуде с тонким дном это способно иногда вызвать неприятный эффект «прерывистого кипения». Индукционные плиты высокого класса от этого избавлены: там применяются более сложные схемы регулирования мощности, способные нагревать посуду непрерывно с практически сколь угодно малой мощностью.
• Некоторые индукционные плиты имеют общие высокочастотные генераторы на несколько конфорок. При работающих одновременно конфорках они не могут нагревать на максимальную мощность.
• Высокая пиковая потребляемая мощность, большая нагрузка на провода.
• Возможным недостатком является воздействие электромагнитного излучения печи на приборы и человека.