Dlaczego jedna płyta indukcyjna pracuje równomiernie a druga na tych samych naczyniach pulsacyjnie ?
Kluczowe punkty
• Algorytm sterowania mocy (ciągły vs grupowy)
• Topologia i jakość inwertera (IGBT/HB-LLC, filtry, czujniki)
• Ewentualne dzielenie mocy lub usterka jednego pola
Zasada grzania indukcyjnego
• Cewka zasilana prądem wysokiej częstotliwości (20-100 kHz) wzbudza prądy wirowe w ferromagnetycznym naczyniu. Moc oddawana do garnka zależy od: częstotliwości, napięcia, czasu włączenia oraz impedancji układu cewka-garnek.
Dwie podstawowe metody regulacji:
a) Sterowanie ciągłe (równomierne)
– Szybka modulacja szerokości impulsów (kHz) lub modulacja częstotliwości wokół punktu rezonansu układu cewka-kondensator (LLC/Series-resonant).
– Tranzystory IGBT/MOSFET przełączane są tysiące razy na sekundę, więc energia jest uśredniana; użytkownik nie dostrzega przerw w grzaniu.
– Wymaga precyzyjnego pomiaru prądu, napięcia, temperatury radiatorów i garnka, szybkiego mikrokontrolera DSP lub SoC, droższych elementów mocy, często aktywnego chłodzenia.
b) Sterowanie grupowe (pulsacyjne)
– Układ pracuje tylko z pełną mocą, a średnia jest uzyskiwana przez wydłużanie czasu wyłączenia (T_off) w skali sekund.
– Często występuje mechaniczne klikanie przekaźników, widoczne przerwy w gotowaniu przy niskich poziomach mocy, zwłaszcza 1-3/9.
– Tanie w implementacji (mniej wymagający inwerter, uproszczone radiatory), popularne w modelach budżetowych.
Pozostałe czynniki różnicujące pola
• Cewki: średnica, ilość zwojów, ferryt (AL), układ zworek dostosowujący impedancję.
• Dzielona magistrala DC – przy równoczesnym korzystaniu z kilku pól elektronika może sekwencyjnie przerzucać pełną moc między cewkami (tzw. power sharing).
• Algorytmy ochronne: przegrzanie modułu IGBT, zbyt mała średnica garnka, niejednorodne dno – sterownik ogranicza moc skokowo, generując efekt pulsacji.
• Usterka: utlenione złącza, kondensatory foliowe rezonansu o podwyższonym ESR, spadek indukcyjności cewki (pęknięty ferryt); zwykle objaw nowy i narastający.
Skutki praktyczne
• Na wysokich ustawieniach (≥ 7/9) obie płyty mogą pracować stabilnie, bo czas T_off przy sterowaniu grupowym dąży do zera.
• Przy niskich temperaturach (sosy, czekolada) płyta pulsacyjna może przypalać; równomierna utrzymuje simmering ~90 °C.
Diagnostyka użytkowa
• Nowe płyty klasy premium korzystają z kontrolerów cyfrowych z pomiarem strumienia (flux sensing), co pozwala liniowo regulować moc od ~40 W.
• Pojawiają się inwertery z tranzystorami GaN i SiC, umożliwiające wyższą częstotliwość (> 150 kHz), mniejsze cewki i lepszą dynamikę.
• Standard IEC / EN 60335-2-6 wprowadza limity EMI, dlatego producenci przechodzą z grupowego 50 Hz na szybką modulację, zmniejszając flicker sieciowy.
• Trend „flex-zone” – wielocewkowe pola sprzęgane szeregowo-równolegle; każde sub-pole ma własną pętlę PID, co minimalizuje pulsacje nawet przy dzieleniu mocy.
• Analogią do sterowania grupowego jest grzałka bojlera sterowana termostatem – pełna moc/wyłączenie; sterowanie ciągłe przypomina ściemniacz LED z PWM 20 kHz, gdzie oko nie widzi migotania.
• Matematycznie średnia moc przy sterowaniu grupowym:
\[ P{avg}=P{max}\cdot\frac{T{on}}{T{on}+T{off}} \]
gdy \(T_{on},T\{off}\) ≤ 10 s – zauważamy „pompowanie” temperatury.
• Bezpieczeństwo: pulsacja sama w sobie nie zagraża, ale częstsze cykle mogą przyspieszać zmęczenie termiczne IGBT.
• EMC: długie czasy narastania prądu przy sterowaniu grupowym generują większe zakłócenia sieci (flicker) – normy IEC 61000-3-2 / 3-3 ograniczają ten efekt.
• Energooszczędność: różnice w sprawności (< 2 %) są pomijalne; argumenty marketingowe bywają mylące.
• Do delikatnych potraw używaj pola z ciągłym sterowaniem lub ustaw wyższy poziom mocy na płycie pulsacyjnej i zmniejsz energię przez częściowe zsunięcie garnka.
• Sprawdzaj w specyfikacji frazy „inwerter pełnej modulacji, exact simmer, power-stepless” – wskazują na sterowanie ciągłe.
• Regularnie czyść kratki wentylacyjne i wymieniaj filtr przeciwpyłowy, aby nie dopuścić do przegrzewania i wymuszonej pulsacji ochronnej.
• Nie wszystkie pulsacje są „fabryczne” – jeśli zjawisko pojawiło się nagle, możliwe jest uszkodzenie czujnika temperatury (NTC) lub kondensatora rezonansowego.
• W tanich płytach sterowanie ciągłe potrafi działać tylko w zakresie 40-100 % mocy, poniżej czego algorytm wraca do grupowego.
• Porównać przebiegi prądu cewki oscyloskopem z sondą Rogowskiego – odróżnienie PWM 10-30 kHz od „grupówki” 0,1 Hz.
• Analiza strat w naczyniach o różnej ferromagnetycznej powłoce (trójwarstwowa stal/Al/stal) vs monolityczna stal – rola sprzężenia magnetycznego.
• Wpływ tranzystorów GaN na redukcję pulsacji przy ultraniskich mocach (< 50 W) – obszar intensywnych prac R&D.
Różnica w zachowaniu obu płyt nie wynika z naczyń, lecz z konstrukcji inwertera i algorytmu regulacji mocy. Płyta „pulsacyjna” redukuje moc poprzez długie przerwy, co jest tańsze, ale mniej komfortowe; płyta „równomierna” wykorzystuje szybkie sterowanie półprzewodnikowe, dostarczając energię w sposób ciągły. Zjawisko nie oznacza awarii, o ile pulsacja występowała od nowości, jednak nagła zmiana może wskazywać na uszkodzenie elektroniki lub przegrzewanie.
