Те повара, которые используют индукционные плиты, любят их, но некоторые жалуются на ограниченный тип доступных кастрюль . Увы, мои объяснения недостаточно хороши, чтобы объяснить, как индукционная печь работает достаточно хорошо, чтобы объяснить, почему алюминий не подходит.
Теперь я думаю, что смогу его построить, но, видимо, я не могу их просто объяснить.
Ответы:
Индукционная плита представляет собой высокочастотный трансформатор. Первичная обмотка встроена в печь, вторичная обмотка - это дно кастрюли или кастрюли, размещенной на ней.
В принципе, такой трансформатор работает со всеми типами проводников в качестве вторичных. Проблема в том, что вы хотите иметь высокое электрическое сопротивление во вторичной обмотке. Потому что это высокое электрическое сопротивление - это то, что производит тепло внутри дна кастрюли или сковороды.
И вот где алюминий и медь выпадают. Они являются хорошими проводниками и имеют низкое электрическое сопротивление.
Железо, напротив, имеет очень высокое электрическое сопротивление из-за одной особенности: потому что его ферромагнитные переменные токи могут течь только в очень тонком слое под его поверхностью. Это называется скин-эффектом . Опять же, каждый металл демонстрирует этот скин-эффект , но для железа он в 80 раз выше, чем для алюминия и меди. Как и сопротивление и производство тепла.
Вот почему вам нужен железный лист на дне кастрюли или сковороды.
Индукционная варка работает путем создания поля в металле варочной емкости, чтобы результирующие токи вызывали рассеивание энергии.
Для металла толщиной, скажем, от 3 до 10 мм на достаточно низких частотах индуцированные поля возникают по всему металлу.
По мере увеличения частоты зона нагрева занимает область, все более близкую к внешней части металла, из-за так называемого скин-эффекта.
Хорошая дискуссия в Википедии здесь: " скин-эффект ".
Википедия говорит:
и, что особенно важно:
Такое сочетание характеристик, которое приводит к большим потерям в железе по сравнению с медью, делает его бесполезным для линий электропередачи с низкими потерями, НО превосходно для индуктивных потерь и нагрева при использовании наилучшей практически доступной технологии.
Однако одним из факторов потерь материала является частота переменного поля. Когда частота увеличивается, глубина скин-слоя уменьшается, соответственно увеличивается сопротивление проводящего материала и увеличиваются потери. Для медной кожи глубина с частотой меняется, как показано в таблице ниже. :
Глубина кожи в меди
[Таблица из Википедии. ]
В настоящее время полупроводники с переключением мощности на потребительском рынке ограничены максимальными частотами переключения около 100 кГц по экономическим соображениям. Частоты в этом диапазоне вполне достаточны для нагрева варочного оборудования. Типичные используемые частоты на самом деле находятся в диапазоне 20-100 кГц, причем примерно 25 кГц являются общими.
Когда (или если) разработки в области полупроводниковых переключателей позволяют экономичное переключение мощности на частотах в диапазоне от 1 до 10 МГц, глубина медной оболочки будет уменьшена по сравнению с частотой в 20 кГц примерно в 10-30 раз. Это уменьшит глубину медной оболочки примерно до уровня железа при 20 кГц. Из-за более высокого удельного сопротивления железа потери и, следовательно, нагрев в меди будут все еще ниже, но, вероятно, достаточно высокими, чтобы можно было разработать инновационные решения для отопления на основе меди.
Медь по сравнению с алюминием / алюминием / алюминием *
Глубина алюминиевой обшивки примерно в 1,25 раза больше, чем у меди.
Удельное сопротивление алюминия примерно в 1,6 раза больше, чем у меди.
Таким образом, нагрев алюминия на той же частоте может быть примерно на 25% больше, чем для меди. Который достаточно близок к идентичности, учитывая, что все вторые категории влияют на вероятность возникновения.