Индукционные плиты
Сила индукции
Еще каких-то пару десятилетий назад невозможно было представить, что на одной части включенной конфорки плиты может находиться сырое яйцо, а на другой — поджариваться яичница (рис. 1). Демонстрация подобных трюков была под силу только иллюзионистам. Появление электрических плит с индукционным принципом нагрева сделало невероятное очевидным…
Рис. 1. Удивительные свойства индукционной конфорки
Спасибо Фарадею
Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 г. Наверное, первые опыты гениального англичанина, в которых демонстрировалось появление наведенного тока в проводнике, находящемся рядом с другим проводником тока, без прямого соприкосновения между ними, «по воздуху», многим тоже казалось цирковым трюком. Должны были пройти десятилетия, чтобы электромагнитная индукция в полную силу заработала в трансформаторах и электродвигателях, став основой мира электричества.
Первая индукционная варочная поверхность была предложена компанией AEG еще в 1987 г., но поначалу не нашла широкого применения, как из-за дороговизны, так и из-за настороженного отношения потребителей к новому принципу нагрева. Распространение индукционных кухонных приборов пошло через профессиональные каналы: ресторанный бизнес предъявлял высокие требования к качеству и скорости приготовления пищи, и затраты на приобретение столь дорогостоящего оборудования здесь были оправданы.
А затраты действительно были немалыми: первые индукционные варочные панели были в несколько раз дороже, чем стеклокерамические, при том, что в них использовалось одно и то же стекло. Однако впоследствии индукционные приборы были значительно усовершенствованы, и сегодня их цена лишь ненамного превышает цену стеклокерамических варочных панелей.
Индукционные панели делают первые успешные шаги и на российском рынке, входя в ассортимент продукции практически всех ведущих производителей встраиваемой кухонной техники.
Энергия со дна посуды
В стеклокерамических плитах с обычной конфоркой (спиральной, ленточной или галогенной) тепло проходит следующий путь: вначале раскаляется нагревательный элемент конфорки, затем — зона нагрева стеклокерамического покрытия плиты, а уже от поверхности стекла нагревается дно посуды (рис. 2а). Индукционная технология нагрева отличается тем, что тепло возникает в самом дне посуды (рис. 2б). Откуда оно там берется?
Рис. 2. Различие между обычным (а) и индукционным (б) способами нагрева
Под стеклянным покрытием плиты находится медная катушка, по которой протекает высокочастотный электрический ток (рис. 3). По законам, открытым Фарадеем, магнитное поле этого тока, пронизывая дно посуды, наводит в нем — вы уже догадались — электрические токи. Дно кастрюли представляет собой не длинную проволоку, а диск, поэтому токи в нем ходят по кругу, а не текут «по струнке». Эти крутящиеся в дне кастрюли вихревые электрические токи и разогревают дно, а с ним и пищу (рис. 4).
Рис. 3. Индукционная конфорка
Рис. 4. Принцип индукционного нагрева
Есть только одно условие, которое должно в буквальном смысле «железно» соблюдаться: для того, чтобы индукционная конфорка работала, дно посуды должно быть выполнено из материала с четко выраженными ферромагнитными свойствами. Проверку материалов на наличие таких свойств производил в детстве любой из нас, когда получал в руки магнит: к одним предметам он не прилипал, к другим прилипал очень охотно: это и были ферромагнитные материалы. Под большим увеличением можно было бы разглядеть в срезе такого материала области естественной намагниченности (домены). В переменном магнитном поле происходит частая смена направления намагниченности этих областей, благодаря чему в днище посуды выделяется тепло: энергия магнитного поля переходит в тепловую (рис. 5).
Рис. 5. Доменная структура ферромагнитного дна посуды
Никакой передачи тепла через стеклокерамику при этом не происходит. Если по окончании готовки стекло и остается теплым, то только потому, что оно нагрелось от дна кастрюли, а не наоборот. Можно проделать интересный опыт, проложив между стеклом и посудой лист бумаги: яичница поджарится, а бумага не сгорит (рис. 6). Наиболее эффектный вариант этого опыта, который показывают некоторые демонстраторы бытовой техники, выполняется с денежной купюрой. Попробуйте сами!
Рис. 6. Опыт с листом бумаги
Какая же посуда годится для индукционной плиты? Естественно, только та, дно которой обладает ферромагнитными свойствами, например:
— посуда из нержавеющей стали с ферромагнитным дном;
— алюминиевая посуда с ферромагнитным дном;
— чугунная посуда.
А вот посуда из меди, алюминия, жаростойкого стекла и прочих немагнитных материалов для такой плиты бесполезна.
Плюсы индукции
Благодаря наиболее короткому пути преобразования электрической энергии в тепловую индукционные плиты обладают рядом преимуществ по сравнению со своими конкурентками: они быстро нагреваются, а энергии тратят меньше.
Индукционные плиты умеют то, что и вовсе не под силу обычным плитам. Например, на короткое время (обычно до 10 мин) «перекидывать» мощность одной конфорки на соседнюю. Этой функцией, которая называется «Бустер» (Booster) оснащены все современные индукционные плиты. Она называется еще функцией интенсивного нагрева.
Для того чтобы конфорки могли «делиться» друг с другом мощностью, их группируют попарно (кстати, поэтому не бывает 3- или 5-конфорочных индукционных варочных панелей). В каждой паре имеется лидер — так называемая основная конфорка, и подчиненный — зависимая конфорка. На двоих им, выделяется, скажем, 3600 Вт мощности. В номинальном режиме основная конфорка потребляет 3000 Вт. Но если хозяйка включит функцию «Бустер», то конфорка отберет на время еще 600 Вт у зависимой конфорки и выдаст все 3600 Вт общей мощности. На рис. 7 такой парой являются, в частности, передняя левая (основная) и задняя правая (зависимая) конфорки.
Рис. 7. Функция «Бустер» (AEG-Electrolux)
Индукционные варочные панели ряда производителей (например, AEG-Electrolux) оборудуются достаточно мощными конфорками, так что зависимая конфорка, работавшая, скажем, на мощности 1400 Вт, может отдать своей основной напарнице 800 Вт, а сама тем временем продолжать работать на оставшихся 600 Вт.
Другой пример мощной индукционной конфорки — варио-панель VI 411 от Gaggenau (рис. 8). Это изделие формата «домино» имеет только одну конфорку, но режим «Бустер» ей и не нужен: конфорка сама, без всякой напарницы выдает мощность до 3500 Вт, что позволяет использовать на ней китайскую сковороду WOK, для которой, как известно, нужен сильный нагрев. Вот на что способна индукция! Заменить газовую горелку большой мощности — это не шутка.
Рис. 8. Варио-панель VI 411 (Gaggenau)
Индукционные варочные панели способны распознавать наличие на своей поверхности посуды с ферромагнитным дном: без такой посуды они просто не включатся. Для того, чтобы конфорка включилась, обычно нужно перекрыть посудой не менее 70% ее площади, причем важна даже не столько площадь перекрытия, сколько количество ферромагнитного материала над конфоркой. Например, на варочных панелях Teka загорается световой индикатор «U», если установленная на панель посуда имеет диаметр менее 80 мм (рис. 9).
Рис. 9. Индикатор наличия посуды (Teka)
Индукционные панели могут даже регулировать диаметр зоны генерации вихревых токов. Сенсоры панели «подгонят» диаметр зоны нагрева под диаметр посуды, если он лежит в пределах, допустимых для данной конфорки (рис. 10).
Рис. 10. Автоматическое подстраивание конфорки под диаметр посуды (Teka)
