I piani cottura a induzione funzionano sul noto principio delle correnti parassite. Allora perchè i fabbricanti di tali dispositivi raccomandano l’uso di pentole speciali ( alcuni parlano di acciai ferromagnetici ) e non semplicemente l’uso di pentole metalliche ? E’ evidente che non può funzionare un recipente di vetro o trracotta. Grazie

Esatto. Il fondo pentola metallico si comporta come delle spire in corto circuito, attraversate  solo da una parte, da un flusso magnetico variabile, generato da speciali induttori locati immediatamente sotto il piano di vetro ceramica. Per la legge di Faraday e di Lenz si  formano tensioni indotte e quindi correnti (il circuito elettrico è chiuso) dette di Foucault (parassite quando non sono utilizzate) le quali per effetto Joule scaldano il fondo della pentola. E' lo stesso principio dei forni alta frequenza per cottura industriali, dei freni elettro-magnetici, saldatrici elettriche ecc .

Allora perché si raccomanda l'uso di pentole speciali?

Per avere alti rendimenti gli apparati elencati sono progettati in modo che il circuito del flusso magnetico abbia la più bassa riluttanza possibile il che equivale a dire la più alta permeabilità magnetica possibile. Dove necessita una interruzione in aria (traferro) questa deve essere la minore possibile come nel caso dei freni magnetici dove il disco rotante di rame è attraversato dal flusso variabile di due espansioni polari quasi a contatto del disco.

Le macchine elettriche come i trasformatori hanno un altissimo rendimento (fino al 98%) proprio perché non hanno traferro ed il circuito magnetico con gli avvolgimenti di rame sono tutti racchiusi in un nucleo ferromagnetico con la minima dispersione di flusso magnetico. Le tensioni indotti nel nucleo non possono essere eliminate ma, si riducono enormemente le correnti indotte (in questo caso: non volute, parassite ) utilizzando ferriti ad altissima resistività elettrica mantenendo un altissima permeabilità magnetica.

Ritornando al piano cottura, solo se si usano pentole con fondo in acciaio magnetico che ha un ordine di grandezza della permeabilità magnetica di un migliaio di volte quella del rame, alluminio o aria, si ottengono rendimenti anche superiori al 90 %.

Su un assorbimento di 2000 Watt: 1800 Watt servono a scaldare la pentola e 200 Watt sono dissipati dagli induttori. L'aumento di temperatura all'interno del piano cottura è smaltito da particolari ventilatori posti sul retro.

Con pentolame di rame o alluminio il rendimento scende al 40-50 %, con potenze perse negli induttori tali da distruggere il sistema se non vi fossero dei circuiti elettronici di protezione atti allo spegnimento oltre un limite di temperatura interna.

A differenza dei piani cottura a gas dove chiunque può vedere la qualità dei materiali usati (spessore degli acciai, porta pentole in ghisa invece che ferro cromato ecc.), i piani cottura a induzione, quando si utilizzano, hanno la parte esterna a temperatura  ambiente (scalda solo la pentola) ma, un alta temperature interna dove alloggiano particolari induttori oltre a una sofisticata componentistica elettronica in cui la loro affidabilità è inversamente proporzionale alla temperatura.

Ci sono diversi livelli di potenza trasmessa alla pentola (anche oltre la decina:come fosse una regolazione della fiamma a gas) attuati con sistemi " touch control ".

La tensione alternata fornita agli induttori è mantenuta sempre costante è la corrente che viene fatta variare (quindi il flusso magnetico e di conseguenza le correnti indotte nel fondo pentola).

Invece di alimentare gli induttori a 50 Hz, la tensione di rete 220 Volt AC è raddrizzata  in tensione continua ( Convertitore AC/ DC ) seguito da un inverter DC/AC, dall’induttore e dal carico. In questo modo si hanno elettronicamente diverse frequenze alternate commutabili: di regola da 10 a 38 kHz.

Sapendo che le tensioni  indotte sono proporzionali alla derivata del flusso diviso la derivata del tempo (-e = dphi/dt – Volt= Weber/sec) all'aumentare della frequenza aumenterà la corrente di Foucault nel fondo pentola di acciaio riducendo i tempi di cottura.

Il tutto viene controllato tramite un interfaccia di comando dotata di relativa elettronica di controllo. L'elettronica deve pure controllare i sensori che attivano la corrente degli induttori solo se, il materiale conduttore sopra il piano  ha una superficie corrispondente all'area dell'induttore.

Gli induttori sono stati progettati, ad uso degli assemblatori dei piani cottura,  per le dimensioni standard delle pentole: 145 mm, 180 mm, 210 mm, 240 mm, 260 mm e 280 mm.

In conclusione per avere la più bassa temperatura interna e minore costo di energia elettrica (minori tempi di cottura) occorre utilizzare pentolame con:

-la più alta permeabilità magnetica: fino a frequenza di 50 kHz e alle temperature di cottura.

-la più bassa resistività elettrica (ottimo conduttore elettrico).

-la superficie del fondo pentola: rotonda, perfettamente piana e completamente coperta dal campo dell' induttore.

 

Gianfranco Verbana