Wolna strefa indukcyjna – jak działa, budowa, marki Bosch, Siemens, AEG, Electrolux, Samsung

Pytanie

co to jest wolna strefa indukcyjna ?

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Wolna strefa indukcyjna (ang. flex zone, free-induction zone) to część płyty indukcyjnej utworzona z matrycy wielu niewielkich cewek, która samo-dostosowuje się do wielkości, kształtu i położenia postawionego naczynia.
• Użytkownik może ustawiać garnki w dowolnym miejscu strefy, a elektronika aktywuje tylko te cewki, które znajdują się bezpośrednio pod ferromagnetycznym dnem naczynia.

Kluczowe punkty
• Siatka małych cewek ≈ 45–70 mm, sterowanych indywidualnie.
• Algorytmy detekcji lokalizują naczynie w < 50 ms, tworząc „wirtualne” pole grzewcze.
• Zapewnia równomierne podgrzewanie, wysoką sprawność i elastyczne wykorzystanie powierzchni.

Szczegółowa analiza problemu

1. Konstrukcja
   • Pod powierzchnią szklanoceramiczną ulokowana jest siatka (np. 4 × 8 lub 6 × 12) płaskich cewek typu pancake.
   • Każda cewka sprzęgnięta jest z półmostkiem lub wewnętrzną magistralą DC 400 V, przełączaną poprzez matrycę tranzystorów MOSFET/IGBT.
   • Pojedyncze cewki mogą pracować współbieżnie (grupowo) lub naprzemiennie (multiplex), aby ograniczyć interferencje i rozpływ prądu.

2. Zasada działania
   a) Detekcja: wstępny przebieg o małej mocy (18–25 kHz) służy do pomiaru zmian impedancji lub przesunięcia fazowego → układ mikroprocesorowy tworzy „mapę XY” obecności ferromagnetyku.
   b) Algorytm klasteryzacji grupuje sąsiadujące cewki pod naczyniem i wyznacza potrzebną moc (PID lub fuzzy-logic).
   c) Podczas przestawiania garnka sterownik w < 0,05 s wygasza jedne cewki i załącza kolejne, zachowując ciągłość grzania.

3. Zalety techniczne
   • Elastyczność – brytfanny, grille, kilka małych naczyń jednocześnie.
   • Sprawność > 90 % (aktywne są wyłącznie niezbędne cewki).
   • Jednorodność temperatury – mniejsze ryzyko przypaleń; ΔT na dnie < 5 °C dla naczyń ≥ 25 cm.
   • Optymalizacja mocy – modulacja częstotliwości 18–40 kHz + PWM 2–20 kHz.

4. Ograniczenia
   • Minimalny rozmiar wykrywanego naczynia ≈ 8 cm.
   • Wyższa złożoność elektroniki → cena urządzenia ~20–40 % większa od klasycznej płyty.
   • Kompatybilność tylko z materiałami o wysokiej przenikalności μr (stal, żeliwo).

Aktualne informacje i trendy

• Pełna „zoneless induction” (np. Gaggenau CX480, Bosch PerfectCook Flex) – cała płyta jako jedna strefa.
• Przejście z IGBT na SiC/GaN → mniejsze straty kluczowania, wyższa częstotliwość (do 80 kHz).
• Integracja z IoT: zdalne profile gotowania, kamerowa identyfikacja wrzenia.
• Algorytmy AI predykcyjnego sterowania mocą (uczenie adaptacyjne na podstawie historii użytkowania).

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Porównanie liczby cewek: tradycyjna płyta 4 pola = 4 cewki, wolna strefa 60 × 60 cm = 32–48 cewek.
• Topologia przetwornicy: najczęściej rezonansowa LLC lub półmostek quasi-rezonansowy, kondensator foliowy 0,47–1 µF/630 V na cewkę.
• Pomiar temperatury: NTC wkomponowane w PCB + termografia IR pokrywą typu „black-enamel”.

Aspekty etyczne i prawne

• Normy bezpieczeństwa: IEC 60335-2-6 (AGD), EN 62233 (EMF < 6,25 µT rms w odległości 30 cm), EN 55014-1/-2 (EMC).
• Użytkownicy z implantami kardiologicznymi powinni zachować odległość ≥ 30 cm od aktywnej strefy (zalecenia producentów).
• Etyka projektowania: redukcja zużycia miedzi poprzez ultracienkie ścieżki i inteligentne sterowanie, mniejszy ślad węglowy.

Praktyczne wskazówki

1. Dobór naczynia: ferromagnetyczne dno równe lub większe niż 45 mm.
2. Rozmieszczenie: nie stawiać naczyń częściowo poza obrys strefy – część energii może się rozpraszać.
3. Czyszczenie: matryca cewek grzeje tylko metal, ale para skrapla się na szkle – unikać nagłych zmian temperatury (szok termiczny).
4. Aktualizacja firmware’u: producenci udostępniają poprawki optymalizujące mapowanie cewek; warto korzystać.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Pojęcie „wolna strefa indukcyjna” bywa mylone z „wolną strefą magnetyczną” (ang. magnetic-shielded room) stosowaną w metrologii. W AGD oznacza jednak elastyczny obszar grzejny – i ta definicja jest dominująca w literaturze branżowej oraz w źródłach online.
• Nie wszyscy producenci realizują pełną niezależność cewek – w tańszych modelach łączy się je parami (funkcja „bridge”).

Sugestie dalszych badań

• Zastosowanie tranzystorów GaN-HEMT 650 V do zwiększenia sprawności i miniaturyzacji.
• Dynamiczne modelowanie termiczne dna naczynia w sprzężeniu zwrotnym z AI (przewidywanie przypalenia).
• Drukowane cewki na elastycznych laminatach poliimidowych – obniżenie masy i grubości modułu.
• Integracja detekcji pojemnościowej → rozróżnianie aluminium/ceramiki i automatyczne blokowanie startu.

Krótkie podsumowanie

Wolna strefa indukcyjna to elastyczna, inteligentnie sterowana powierzchnia grzejna w płytach indukcyjnych, zbudowana z wielu małych cewek. Rozwiązanie to zwiększa komfort użytkowania, pozwala gotować w naczyniach o dowolnym kształcie i rozmiarze oraz poprawia efektywność energetyczną. Technologia rozwija się w kierunku pełnych płyt bezstrefowych, zastosowania elementów SiC/GaN i algorytmów AI, pozostając zgodną z rygorystycznymi normami bezpieczeństwa i EMC.