5 июл. 2019 г.

12. Индукционные плиты

    Введение

    Индукционные плиты появились в нашей жизни сравнительно недавно. Они пришли на смену классическим плитам с ТЭНам и газовым. 



    Индукционные плиты предназначены для термической обработки пищи. Они обладают рядом особенностей, что дает им неоспоримое преимущество перед другими типами плит. 

    В настоящий момент на рынке представлен огромный ассортимент индукционных плит по размерам, производителям, конструктивным особенностям (плиты WOK, индукционные казаны, фритюры, грили и даже блинницы, настольные и напольные), качеству, стоимости и доступности. Однако все они имеют похожее устройство и принцип действия.

    Каждая конфорка индукционной плиты - это отдельно функционирующее устройство, состоящее из следующих компонентов:
  1.     Стеклокерамическая поверхность - стекло особой прочности, выдерживающее значительные нагрузки (посуду с содержимым), перепады температуры (почти от 0 до 300-400 град), даже незначительные удары.
  2. Генератор  - силовая плата индукционного модуля. Предназначен для преобразования электрической энергии сети в электромагнитные колебания нужной частоты, которые в дальнейшем будут преобразованы в тепло. Также выполняет функции защиты, мониторинга и регулирования всего процесса.
  3. Индуктор - катушка индуктивности определенным образом намотанного медного провода. Преобразует электромагнитные колебания генератора в электромагнитное поле, которое вызывает нагрев металлических предметов, находящихся в нем.
  4. Пульт управления+кабель связи - регулирующее устройство для управления мощностью генератора или температурой приготовления
  5. Вспомогательные устройства. Сюда можно отнести защитную автоматику (защищают электронику от помех сети), вентиляторы (охлаждают электронику), датчики (выполняют функции обратной связи).
    Как видно из списка, индукционная плита сплошь состоит из электронных деталей, поэтому помимо особых преимуществ, о которых будет сказано далее, она имеет и свои недостатки и требует особого ухода.

     Индукция. Основы

    Работа индукционной плиты основана на использовании закона электромагнитной индукции, открытой М. Фарадеем, вихревых токов, исследованных ученым Фуко, а также  ряде законов теплофизики. Впервые электромагнитная индукция для разогрева ферромагнитных тел использована в тигельных печах в начале XX века.


    Основной принцип заключатся в том, что при возникновении переменного магнитного поля в магнитном металле, возникают токи Фуко (вихревые токи) - те самые, с которыми борются в трансформаторах путем использования не общего сердечника, а сборного из нескольких пластин. В трансформаторе это явление носит отрицательный характер - это потери электроэнергии. А вот в индукционных плитах его используют на полную катушку, лелеют и стараются наоборот усилить.

    Значит, если электромагнитное поле переменное (то усиливается, то ослабляется), то возникает нужное нам явление. Да! Но чтобы эффект от данного действия был ощутим, частота его изменения должна составлять тысячи, а-то и десятки тысяч герц (раз) в секунду!


     Это задача высокочастотного генератора. Основные структурные блоки генератора показаны на рисунке ниже


     Источником энергии является обычная 3-х или 1-фазная электрическая сеть. Частота изменения тока в сети - 50 Гц.
     В выпрямителе переменный ток преобразуется в постоянный и далее поступает на высокочастотный инвертор. Инвертор представляет из себя несколько мощных транзисторов и конденсаторов, работающих слаженно, благодаря микроконтроллеру. Задача инвертора - сформировать ток такой частоты, которую задает ему контроллер, а последнему, в свою очередь, "говорим", что делать мы. Если все проходит хорошо и без накладок, то дальше высокочастотный ток преобразуется в высокочастотное электромагнитное поле через рабочую катушку и далее в тепло.

     Процесс этот довольно сложный и для его реализации понадобилось много умственной энергии, а также мощные полупроводниковые элементы (диодные мосты и ключи IGBT), которые до некоторых пор не были доступны человечеству.

    Представленные структурные блоки на деле представляют из себя электронную плату средней величины. А рабочая катушка - "блин" из медного провода.




     Преимущества и недостатки

    Преимущества индукционных плит:
  1. Высокая скорость нагрева. Пища нагревается значительно быстрее за счет того, что максимальная мощность включается сразу же - не нужно ждать нагрева конфорок, как в классической плите.
  2. Экономия электроэнергии. Плита выключается, если нет посуды.
  3. Более комфортная работы персонала. Температура в помещении значительно ниже за счет того, что сама поверхность плиты не разогревается.
  4. Более высокая электрическая и термическая безопасность. О плиту сложно обжечься. Нет спиралей, которые могут порваться и фаза окажется на корпусе. 
      Недостатки индукционных плит:
  1.   Более высокая стоимость, так как много электроники. Однако при надлежащем уходе и эксплуатации, цена оказывается ниже, чем у классической плиты.
  2. Необходимость в более высокой квалификации обслуживающего персонала
  3. Необходимость в использовании специальной посуды - из ферромагнитного материала. Не вся посуда подходит для использования на индукционных плитах.
  4. Необходимость в более аккуратном использовании, а значит, в более квалифицированном персонале кухни. Стеклокерамическую поверхность легче разбить, чем чугунную конфорку.
    Как видим, недостатков у плит столько же, сколько и достоинств. Однако, на мой взгляд, индукционные плиты - это будущее. Они перспективны и будут развиваться дальше. Схемы будут совершенствоваться, электроника становится более надежной. Классические плиты морально устаревают, не смотря на их дешевизну и простоту, точно также, как устаревают и ушли из потребления другие вещи.

    Можно и сейчас пользоваться телефонами Nokia или ездить на машинах ВАЗ, смотреть телевизор "Горизонт", но главный вопрос: "Зачем?", - если есть более комфортные вещи за те же или еще меньшие деньги.

Знание некоторых принципов легко возмещает 
незнание некоторых фактов
К. Гелвеций






Комментариев нет:

Отправить комментарий