จะอธิบายได้อย่างไรว่าทำไมอลูมิเนียมไม่ทำงานบนเตาเหนี่ยวนำ?

พ่อครัวและแม่ครัวผู้ที่ช่วงการใช้การเหนี่ยวนำรักพวกเขา แต่บางคนเสียใจชนิด จำกัด ของกระทะที่มีอยู่ อนิจจาพลังการอธิบายของฉันไม่ดีพอที่จะอธิบายว่าเตาเหนี่ยวนำทำงานได้ดีพอที่จะอธิบายได้ว่าทำไมอลูมิเนียมจึงไม่เหมาะสม

ตอนนี้ฉันคิดว่าฉันสามารถสร้างได้ แต่ดูเหมือนว่าฉันไม่สามารถอธิบายได้ง่ายๆ

เตาเหนี่ยวนำเป็นหม้อแปลงความถี่สูง ขดลวดปฐมภูมิถูกสร้างขึ้นในเตาขดลวดทุติยภูมิคือก้นหม้อหรือกระทะที่วางไว้

โดยหลักการแล้วหม้อแปลงดังกล่าวจะทำงานกับตัวนำทุกประเภทเป็นตัวสำรอง ปัญหาคือคุณต้องการที่จะมีความต้านทานไฟฟ้าสูงในที่สอง เนื่องจากความต้านทานไฟฟ้าสูงนั้นเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดความร้อนภายในหม้อหรือกระทะ

และนี่คือจุดที่อลูมิเนียมและทองแดงหล่นลงมา พวกเขาเป็นตัวนำที่ดีและมีความต้านทานไฟฟ้าต่ำ

ในทางตรงกันข้ามเหล็กมีความต้านทานไฟฟ้าสูงมากเนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษอย่างหนึ่ง: เนื่องจากกระแส AC ferromagnetic สามารถไหลในชั้นบาง ๆ ใต้พื้นผิวของมันเท่านั้น นี้เรียกว่าผิวผล อีกครั้งทุกโลหะแสดงให้เห็นว่าผิวผลกระทบแต่สำหรับเหล็กมันสูงกว่า 80 เท่าสำหรับอลูมิเนียมและทองแดง และก็คือการผลิตความต้านทานและความร้อน

นั่นเป็นเหตุผลที่คุณต้องใช้แผ่นเหล็กที่ด้านล่างของหม้อหรือกระทะ

การเหนี่ยวนำการปรุงอาหารทำงานโดยการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามในโลหะของภาชนะปรุงอาหารเพื่อให้กระแสผลลัพธ์ทำให้เกิดการกระจายพลังงาน

สำหรับโลหะที่มีความหนา 3 ถึง 10 มม. ที่ความถี่ต่ำพอจะเกิดสนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดขึ้นทั่วทั้งโลหะ

เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นโซนความร้อนจะใช้พื้นที่ใกล้กับด้านนอกของโลหะมากขึ้นเนื่องจากสิ่งที่เรียกว่า 'เอฟเฟกต์ผิว
พูดคุยเกี่ยวกับ Wikipedia ได้ที่นี่: " skin effect "

Wikipedia พูดว่า:

• Skin Effect เป็นแนวโน้มของกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ที่จะแพร่กระจายภายในตัวนำซึ่งความหนาแน่นกระแสนั้นใหญ่ที่สุดใกล้พื้นผิวของตัวนำและลดลงด้วยความลึกที่มากขึ้นในตัวนำ กระแสไฟฟ้าไหลส่วนใหญ่ที่ "ผิว" ของตัวนำระหว่างพื้นผิวด้านนอกและระดับที่เรียกว่าความลึกของผิวหนัง ผลกระทบทางผิวหนังทำให้ความต้านทานที่มีประสิทธิภาพของตัวนำเพิ่มขึ้นในความถี่ที่สูงขึ้นซึ่งความลึกของผิวมีขนาดเล็กลงซึ่งจะช่วยลดการตัดขวางที่มีประสิทธิภาพของตัวนำ ผลกระทบทางผิวหนังเกิดจากการที่กระแสน้ำวนไหลวนซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากกระแสสลับ ที่ 60 Hz ในทองแดงความลึกของผิวประมาณ 8.5 มม. ที่ความถี่สูงความลึกของผิวหนังจะเล็กลง

และอย่างยิ่ง:

• ความลึกของผิวก็แตกต่างกันไปเช่นรากที่สองผกผันของการซึมผ่านของตัวนำ ในกรณีของเหล็กความนำไฟฟ้าของทองแดงอยู่ที่ประมาณ 1/7 อย่างไรก็ตามการเป็น ferromagnetic การซึมผ่านนั้นสูงกว่าประมาณ 10,000 เท่า สิ่งนี้จะช่วยลดความลึกของผิวสำหรับเหล็กถึง 1/38 ของทองแดงประมาณ 220 micrometres ที่ 60 Hz ลวดเหล็กจึงไร้ประโยชน์สำหรับสายไฟ AC

การรวมกันของคุณสมบัติที่นำไปสู่การสูญเสียสูงในเหล็กเมื่อเทียบกับทองแดงทำให้มันไร้ประโยชน์สำหรับสายส่งกำลังไฟฟ้าสูญเสียต่ำ แต่เหนือกว่าสำหรับก่อให้เกิดการสูญเสียพลังงานและความร้อนเมื่อใช้เทคโนโลยีที่ดีที่สุดในทางปฏิบัติ

อย่างไรก็ตามหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้สูญเสียวัสดุคือความถี่ของสนามไฟฟ้ากระแสสลับ เมื่อความถี่เพิ่มขึ้นความลึกของผิวหนังจะลดลงความต้านทานของวัสดุตัวนำจะเพิ่มขึ้นตามไปด้วยและการสูญเสียเพิ่มขึ้น สำหรับความลึกของผิวทองแดงที่มีความถี่แตกต่างกันไปดังแสดงในตารางด้านล่าง :

ความลึกของผิวหนังในทองแดง

[ตารางจาก Wikipedia ]

ในปัจจุบันตลาดผู้บริโภคเซมิคอนดักเตอร์การเปลี่ยนพลังงานถูก จำกัด ความถี่การเปลี่ยนสูงสุดประมาณ 100 kHz โดยการพิจารณาทางเศรษฐกิจ ความถี่ในช่วงนี้เพียงพอสำหรับอุปกรณ์ทำอาหารเหล็ก โดยทั่วไปแล้วความถี่ที่ใช้งานจริงนั้นอยู่ในช่วง 20-100 kHz โดยมีความถี่ประมาณ 25 kHz

เมื่อ (หรือถ้า) การพัฒนาในสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ให้เปลี่ยนพลังงานทางเศรษฐกิจที่ความถี่ในช่วง 1 ถึง 10 MHz ช่วงความลึกผิวทองแดงจะลดลงเมื่อเทียบกับที่ 20 kHz โดยปัจจัยประมาณ 10 ถึง 30 เท่า สิ่งนี้จะลดความลึกของผิวทองแดงลงไปที่ Iron ที่ความเร็ว 20 kHz เนื่องจากความต้านทานที่สูงขึ้นของเหล็กทำให้การสูญเสียและความร้อนในทองแดงจะยังคงต่ำกว่า แต่อาจสูงพอที่จะอนุญาตให้พัฒนาโซลูชั่นการทำความร้อนด้วยทองแดงที่เป็นนวัตกรรมได้

ทองแดงเมื่อเทียบกับ Alumium / Aluminium / Aluminium *

ผิวอลูมิเนียมมีความลึกประมาณ 1.25 เท่าของทองแดง
ความต้านทานของอลูมิเนียมมีค่าประมาณ 1.6 เท่าของทองแดง
ดังนั้นความร้อนของ Alumium ที่ความถี่เดียวกันจึงมีแนวโน้มที่จะมากกว่าทองแดงประมาณ 25% ซึ่งอยู่ใกล้พอที่จะเหมือนกันทุกลำดับที่สองมีผลกระทบต่อความรับผิดชอบที่จะพบ

• Re Alumium / Aluminium / Aluminium - โทษSir Humphry Davy :-)