유도 스토브에서 알루미늄이 작동하지 않는 이유를 설명하는 방법은 무엇입니까?

인덕션 레인지를 사용하는 요리사들은 그들을 좋아하지만 일부 는 제한된 유형의 팬을 애도합니다 . 아아 나의 설명의 힘은 왜 유도 스토브가 알루미늄이 적합하지 않은지를 설명하기에 충분히 잘 작동하는지 설명하기에 충분하지 않습니다.

이제 나는 하나를 만들 수 있다고 생각하지만 분명히 설명 할 수는 없습니다.

유도 스토브는 고주파 변압기입니다. 1 차 권선은 스토브에 내장되어 있으며 2 차 권선은 냄비 또는 팬의 바닥입니다.

원칙적으로 이러한 변압기는 모든 유형의 도체와 보조로 작동합니다. 문제는 2 차측에서 높은 전기 저항을 원한다는 것입니다. 전기 저항이 높기 때문에 냄비 나 냄비 바닥에 열이 발생하기 때문입니다.

그리고 여기에 알루미늄과 구리가 떨어집니다. 그들은 좋은 도체이며 전기 저항이 낮습니다.

반대로 철 은 하나의 특별한 특징으로 인해 전기 저항 이 매우 높습니다 . 강자성 AC 전류는 표면 아래의 매우 얇은 층에서만 흐를 수 있기 때문입니다. 이것을 피부 효과 라고합니다 . 다시 말하지만, 모든 금속은 피부 효과 를 나타내지 만 철의 경우 알루미늄과 구리보다 80 배 더 높습니다. 저항과 열 생산도 마찬가지입니다.

그래서 냄비 나 냄비 바닥에 철판이 필요합니다.

인덕션 쿠킹은 쿠킹 컨테이너의 금속에 필드를 유도하여 결과 전류가 에너지 소실을 유발하도록합니다.

두께가 3-10mm 정도 인 금속의 경우 충분한 주파수에서 유도 된 전계가 금속 전체에서 발생합니다.

주파수가 증가함에 따라 가열 영역은 '피부 효과 (skin effect)'로 알려진 금속의 외부 근처에 점점 더 많은 영역을 차지합니다.
여기서 좋은 위키 백과 토론 : " skin effect ".

위키피디아의 말 :

• 표피 효과는 전류 밀도가 도체 표면 근처에서 최대가되도록 도체 내에 교류 전류 (AC)가 분포되는 경향이며 도체의 깊이가 클수록 감소합니다. 전류는 주로 도체의 "피부"에서 외부 표면과 피부 깊이라고하는 레벨 사이로 흐릅니다. 표피 효과는 표피 깊이가 ​​더 작은 고주파에서 도체의 유효 저항을 증가시켜 도체의 유효 단면을 감소시킵니다. 피부 효과는 교류로 인한 변화하는 자기장에 의해 유도되는 대향 와류로 인한 것입니다. 구리에서 60Hz에서 피부 깊이는 약 8.5mm입니다. 고주파수에서는 피부 깊이가 훨씬 작아집니다.

그리고 결정적으로 :

• 피부 깊이는 또한 도체의 투과성의 역 제곱근으로 변한다. 철의 경우, 전도성은 구리의 약 1/7입니다. 그러나 강자성이므로 투자율이 약 10,000 배 더 큽니다. 이것은 철의 피부 깊이를 구리의 약 1/38, 60Hz에서 약 220 마이크로 미터로 줄입니다. 따라서 철선은 AC 전력선에 쓸모가 없습니다.

구리와 비교하여 철에서 높은 손실을 초래하는 이러한 특징들의 조합은 저손실 전력 전송 라인에 쓸모 없게하지만 실제로 가장 유용한 기술을 사용할 때 유도 손실과 가열을 유발하는 데 탁월합니다 .

그러나 재료 손실의 요인 중 하나는 AC 필드의 주파수입니다. 주파수가 증가함에 따라 피부 깊이가 감소함에 따라, 전도성 물질의 저항이 증가하고 손실이 증가한다. 주파수가있는 구리 표피 깊이는 아래 표와 같이 다양합니다. :

구리의 피부 깊이

[Wikipedia의 표. ]

현재 소비자 시장 전력 스위칭 반도체는 경제적 고려에 의해 약 100 kHz의 최대 스위칭 주파수로 제한된다. 이 범위의 주파수는 철 조리기구를 가열하기에 완전히 적합합니다. 일반적으로 사용되는 주파수는 20-100 kHz 범위에 있으며 약 25 kHz가 일반적입니다.

반도체 스위치의 (또는 if) 개발이 1 ~ 10 MHz 범위의 주파수에서 경제적 인 전력 스위칭을 허용하는 경우 구리 스킨 깊이는 20 kHz에서의 속도와 비교하여 약 10 ~ 30 배 감소합니다. 이것은 구리 스킨 깊이를 20kHz에서 철의 깊이로 줄입니다. 철의 저항률이 높기 때문에 구리의 손실 및 가열은 여전히 ​​낮지 만 혁신적인 구리 기반 가열 솔루션을 개발할 수있을만큼 충분히 높을 것입니다.

Alumium / 알루미늄 / 알루미늄과 비교 한 구리 *

알루미늄 피부 깊이는 구리의 약 1.25 x입니다.
알루미늄 저항은 구리의 약 1.6 배입니다.
따라서 동일한 주파수에서 Alumium 가열은 구리보다 약 25 % 더 많은 경향이 있습니다. 두 번째 순서가 모두 발생하기 쉬운 것에 영향을 미치면 동일에 가깝습니다.

• 다시 Alumium / 알루미늄 / 알루미늄 -책임 Humphry Davy :-)