Принцип работы индукционной плиты

Из всех электронагревательных приборов, которые за всю историю развития электричества придумали инженеры и конструкторы, индукционная плита на сегодняшний день является самой эффективной, а следовательно и самой экономичной. По некоторым непроверенным данным КПД (коэффициент полезного действия) индукционных нагревательных элементов доходит до значения 90 %, а это намного лучше, чем даже в газовой плите, которая до сих пор считалась самой экономичной. Но речь пойдет не о экономичности, а о принципе работы индукционной электроплиты. Давайте подробно его рассмотрим.

Принцип работы

Принцип работы индукционной электрической плиты основан на способности так называемых «вихревых» токов термически воздействовать на металлическую посуду. Эти токи в свою очередь создаются высокочастотным электромагнитным полем (частота волн находится в пределах 20-100 кГц). То есть индукционную плиту еще можно назвать электромагнитной.

Регулирование электрической мощности в такой плите происходит не как обычно за счет изменения либо времени воздействия на нагревательный элемент, либо электрического сопротивления самого элемента. В индукционном нагревателе это происходит за счет изменения частоты электромагнитного поля. Чем она выше, тем выше эффективная мощность нагревателя.

При включении плиты электрический ток проходит через катушку, которая в свою очередь преобразует его в электромагнитное поле. Но просто так это поле ничего не нагревает. Так сказать плита находится в режиме ожидания, потребляя минимальное количество электричества необходимое для поддержания схемы управления.

Как только на варочную поверхность попадает металлический предмет (кастрюля или сковорода), образуется замкнутый магнитный контур, а электромагнитное поле образует вихревые токи вокруг металла (дна посуды). Получается своеобразный трансформатор, первичной обмоткой которой является катушка плиты, а вторичной – дно кастрюли.

Эти высокочастотные вихревые токи заставляют молекулы металла вибрировать с очень высокой частотой (равной частоте самого поля), в результате чего происходит их разогрев. Дальше разогретая кастрюля или сковорода передает тепло приготавливаемым продуктам, как и во всех остальных нагревательных приборах.

Конструкция

Конструктивно индукционная плита состоит из таких электронных компонентов:

• Сам нагревательный элемент – катушка индуктивности, как правило, из медной проволоки.
• Импульсный выпрямитель с мощным регулятором.
• Плата управления на микропроцессоре или микроконтроллере.
• Датчик температуры.
• Система охлаждения электронных компонентов.
• Соединительные электрические провода.

Мы, конечно же, не учли корпус, стеклокерамическую поверхность и другие элементы, которые к электрической части (а именно она нам интересна), не имеют никакого отношения.

Интересно

Теоретически индукционная плита может работать и при частоте ниже 20 кГц. Но производители не настраивают ее так только по одной причине. Частоты ниже 20 кГц попадают в слышимый диапазон звуковых частот нашего уха, и работа плиты на низких частотах вызвала бы у пользователей неприятные ощущения.