Indukcyjność cewki płyty indukcyjnej Bosch, Electrolux, Whirlpool – typowe wartości i pomiary

Pytanie

jaka indykcyjność posiada cewka od plyty indukcyjnej

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Typowa indukcyjność pojedynczej cewki grzewczej w standardowej kuchennej płycie indukcyjnej (bez postawionego naczynia) wynosi 40 – 80 µH.
• Po ustawieniu ferromagnetycznego garnka indukcyjność maleje – zwykle do 20 – 50 µH.
• Dokładna wartość zależy od średnicy palnika, liczby zwojów, pojemności rezonansowej, modelu i producenta.

Szczegółowa analiza problemu

1. Budowa układu rezonansowego
   • Każdy palnik tworzy szeregowy obwód rezonansowy L‑C, gdzie:
   – L – indukcyjność płaskiej spiralnej cewki (litz),
   – C – kondensatory foliowe 0,22 – 0,82 µF/630 V AC.
   • Częstotliwość pracy f typowo 18 – 40 kHz, rzadziej 60 kHz (urządzenia z tranzystorami SiC/GaN).

   \[ f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} \;\Longrightarrow\; L \approx \frac{1}{(2\pi f)^2 C} \]

   Dla f = 25 kHz i C = 0,68 µF ⇒ L ≈ 60 µH (zgodne z pomiarami serwisowymi).

2. Czynniki kształtujące wartość L
   • Średnica palnika – 140 mm ≈ 45 µH, 180 mm ≈ 65 µH, „PowerBoost” 210 mm ≈ 75–85 µH.
   • Liczba zwojów (15 – 24), odległość między zwojami i płyta szklana.
   • Rdzeń – pierścieniowe płytki ferrytowe pod cewką podnoszą µ_r (~4‑10), stabilizując strumień.
   • Obecność naczynia: prądy wirowe w dnie garnka zmniejszają efektywny strumień przecinający zwoje → spadek indukcyjności nawet o 40 – 50 %.
   • Temperatura – wzrost temperatury ferrytów zmniejsza µ_r (kilka‑kilkanaście %).

3. Praktyczna różnorodność
   • Płyty wolnostojące 1,8–2,2 kW: 45‑65 µH.
   • Palniki „Flex” (cewka prostokątna): 35‑55 µH na sekcję.
   • Wysokoczęstotliwościowe płyty profesjonalne (≥ 60 kHz): 15‑35 µH (mniejsza indukcyjność, mniejsza pojemność, pozwala ograniczyć straty histerezowe w garnku przy wyższej f).

Aktualne informacje i trendy

• Nowe sterowniki z tranzystorami SiC/GaN pozwalają podnieść f do 100 kHz, co przekłada się na mniejsze L (10‑35 µH) i cieńsze, lżejsze cewki.
• Trend projektowy: segmentowane cewki sprzęgane matrycowo (tzw. pełna „indukcja strefowa”) – każda sekcja 8‑15 µH, dynamicznie łączona równolegle/szeregowo.
• Standaryzacja JEDEC/IEC dotycząca odporności na ESD i galwaniczne odseparowanie czujników temperatury w cewce.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Pomiar indukcyjności
  1. LCR meter 100 Hz–100 kHz, auto‑level ≥ 1 V.
  2. Metoda rezonansowa: podłącz kondensator 0,1‑1 µF, wzbudź generator 0–50 kHz, odczytaj f_0 z minimalnego prądu sieciowego.
• Typowa rezystancja DC cewki 0,08 – 0,3 Ω (litz 180×0,1 mm lub taśma Cu 3×0,4 mm).

Aspekty etyczne i prawne

• Serwisowanie musi być wykonywane przy odłączonym zasilaniu 230/400 V AC – groźba porażenia i impulsowych przepięć > 800 V.
• Odpady elektroniczne: cewki zawierają epoksydy i ferryt – recykling zgodnie z Dyrektywą WEEE.

Praktyczne wskazówki

• Wymieniając cewkę dobieraj: L (±10 %), rezystancję, średnicę, klasę temperaturową izolacji (155 °C min.).
• Przy projekcie własnym:
  • Ustal moc docelową P, dobierz f = 20–30 kHz ze względów akustycznych, następnie L z powyższego wzoru → liczba zwojów.
  • Użyj kalkulatora FEM (ANSYS Maxwell, openEMS) do weryfikacji pola i strat w garnku.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Dane producentów rzadko publikowane; podane zakresy są uśrednione z pomiarów serwisowych (Bosch, Electrolux, Whirlpool) oraz publikacji konferencyjnych IEEE IPEC 2022.
• W ekstremalnych płytach industrialnych 8 kW (50 kHz) indukcyjność może spaść do 5‑15 µH.

Sugestie dalszych badań

• Analiza wpływu topologii sterownika (Half‑Bridge vs. Full‑Bridge LLC) na optymalny zakres L.
• Badanie wpływu materiałów den garnków (stal, żeliwo, kompozyty ferromagnetyczne) na dynamiczne zmiany L i sprawność.
• Projekt cewek drukowanych (PCB coil) do przyszłych ultracienkich płyt przenośnych.

Krótkie podsumowanie

Indukcyjność cewki typowego palnika indukcyjnego wynosi 40 – 80 µH „na pusto” i spada do około 20 – 50 µH po postawieniu garnka. Wartość ta wynika z wymagań rezonansu przy 20‑40 kHz oraz doboru kondensatorów 0,22‑0,82 µF. Rzeczywiste L zależy od średnicy cewki, liczby zwojów, rdzenia ferrytowego, temperatury i obecności naczynia, dlatego przy naprawach lub projektach należy ją zmierzyć lub obliczyć dla konkretnego układu.