bếp từ họat động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. .
bếp từ họat động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. .
Nguyên lý
Nguyên lý chính của
bếp điện từ là dùng dòng Fucô để làm nóng trực tiếp nồi nấu. Khi cắm điện vào
bếp từ mạch dao động điên LC sinh ra 1 từ trường biến thiên trên mặt bếp, Nếu có vật dẫn từ trên mặt bếp thì trong lòng vật dẫn từ có 1 dòng điện chạy nội tại trong nó, dòng điện này có tác dụng sinh nhiệt lớn, dòng điện này gọi là dòng FUCO
Vì lý do đó,
nồi nấu phải được chế tạo bằng vật liệu sắt từ (một số
nồi nấu làm bằng Inox không sử dụng được. Do nồi được làm nóng trực tiếp nên hiệu suất truyền nhiệt rất cao, ít tổn thất nhiệt. Phần mạch điện bên trong có sử dụng cầu chỉnh lưu AC-DC, mạch dao động tần số cao, IGBT điều khiển công suất, cuộn dây cảm ứng và tất nhiên là phải có MicroController để điều chỉnh và kiểm soát chế độ nấu…
Cấu tạo của bếp từ:
Bêp có 1 cuộn dây để tạo ra từ trường biến thiên với tần số cao có thể thay đổi được, ta chỉnh nhiệt độ của bếp bằng cách thay đổi tần số này. Một cách gần đúng có thể coi tất cả từ thông hướng thẳng góc với mặt bếp để xuyên lên đáy nồi như hình Bên:
Tại sao đáy nồi sao sinh nhiệt được???
Dòng FU-CO là dòng điện được sinh ra khi có một từ thông xoay chiều xuyên qua một vật (mặt phẳng) là kim loại “thẩm từ”, nó tuân theo định luật “Bàn tay trái”. Chiều của dòng FU-CO được minh họa như hình dưới bên :
Nguyên Tắc Hoạt Động
Dòng FU-CO này sẽ làm cho vật (đáy
nồi) sinh nhiệt tương đối lớn vì ta có thể xem đáy nồi là cuộn dây thứ cấp có điện trở rất nhỏ, các electron di chuyển với tốc độ cao sẽ va đập lẫn nhau nên sinh nhiệt, nhiệt lượng sinh ra nhiều hay ít phụ thuộc vào : Cường độ từ trường, Tần số từ trường và Diện tích mạch từ (đáy nồi)
Về nguyên lý hoạt động, loại
bếp này áp dụng hiện tượng cảm điện từ do Faraday khám phá ra từ năm 1830. Nhưng mãi đến gần 150 năm sau các chuyên viên nghiên cứu nhóm Thomson mới có ý định áp dụng hiện tượng này trong việc chế tạo ra chiếc
bếp từ…
. Vật dẫn nằm yên trong từ trường biến thiên.
Sự biến thiên của từ thông qua một môi trường dẫn điện làm xuất hiện ngay trong môi trường ấy những sđđ cảm ứng
Các dòng điện cảm ứng trong trường hợp này được gọi là dòng điện Foucault, biến đổi một số điện năng ra nhiệt năng. Theo hiệu ứng Joule – Lenz, và do đó tăng nhiệt độ của môi trường.
Xác định số điện năng bị mất đi vì dòng điện Foucault
Trong một thanh dây dẫn hình trụ tròn xoay,bán kính a, chiều dài h và chịu tác dụng của một cảm ứng từ biến thiên tuần hoàn song song với trục.
Suất điện động cảm ứng trong một mạch trên mặt trụ bán kính r là :
ξ = -
Suất điện động này, sẽ tạo ra dòng điện I chạy trong mạch điện giới hạn bởi các mặt trụ bán kính r và r + dr (h.2). Điện trở của mạch này là :
R =
R = ( ρ : điện trở suất của môi trướng).
Công suất nhiệt được giảiphóng trong mạch là:
dP = R.I2 =
Công suất tỏa nhiệt trên thanh dây dẫn
P =
Lò điện cao tần : Dòng điện Foucalt để đun nóng kim loại trong các
lò điện cao tần . Quấn quanh lò các vòng dây rồi cho dòng điện xoay chiều cao tần chạy qua. Dòng điện cao tần sinh ra từ trường biến thiên cao tần , sinh ra dòng điện Foucault lò điện cao tần gây nhiệt đủ lớn nung chảy kim loại trong lò. Chỉ có kim loại mới nóng chảy, còn võ lò bằng gốm ( dòng điện Foucault không làm nóng chảy khối điện môi).
Kim loại chuyển động trong từ trường không đổi :
Khi kim loại chuyển động trong từ trường thì các electron tư do bị từ trường tác dụng lực Lorentz, khiến các electron tự do chuyển động có hướng sinh ra dòng điện cảm ứng và cũng gọi là dòng điện Foucault, dòng điện Foucault vừa sinh ra tức thời tác dụng lực có chiều cản trở chuyển động của vật dẫn (qui tắc bàn tay trái).
Tác dụng này được ứng dụng trong các dụng cụ đo điện từ như máy đo điện năng, bộ phận hãm dao động trong các dụng cụ đo, trong những bộ thắng xe (phanh xe) điện từ trong những ôtô hạng nặng…..
Ưu điểm bếp từ có thể liệt kê như sau:Về hiệu suất của
bếp từ: cực cao! Đến 90%! Vì năng lượng gần như được truyền trực tiếp để làm dao động các phân tử của nồi nấu, trong khi bếp ga hiệu suất khoảng 55%; bếp điện thường khoảng 65%. Như vậy, nếu các bác đang dùng gas chuyển sang dùng
bếp từ sẽ tiết kiệm được khoảng 40% tiền nhiên liệu, tương tự: từ bếp điện sang
bếp từ sẽ tiết kiệm được khoảng 25-30% chi phí.
Nhược điểm bếp từ:
Bếp từ cũng có nhược điểm riêng của nó có thể liệt kê 1 số nhược điểm như sau:
Thứ nhât
bếp từ kén nồi, chỉ những loại nồi làm bằng vật liệu dẫn từ mới có khả năng sử dụng được (sắt thép, nhôm) .
Nồi inox không thể nấu được bằng
bếp từ.
Thứ hai gia đình có người sử dụng các thiết bị điện tử y hoc ví dụ như máy trợ tim thì không nên sử dụng
bếp từ vì từ trường của bếp không tốt cho các thiết bi đó
