Вопрос

Все ли современные электрические плиты оснащены «бинарными» нагревательными элементами?

Я заметил, что конфорки некоторых или всех современных электрических плит с плоской поверхностью обладают одним необычным свойством. Они, похоже, не могут работать при постоянной низкой температуре, а вместо этого периодически включаются на высокую мощность на короткое или более продолжительное время. Насколько я понимаю, эти плиты не продавались по сниженной цене. Они не являются индукционными, но, похоже, в материал, из которого изготовлена эта часть плиты, встроен элемент.



Это общая тенденция для всех новых плит? Трудно ли найти электрические плиты, которые работают «по старинке», поддерживая постоянную температуру? Есть ли преимущества у новых плит? Кажется, что на таких приборах сложно или невозможно готовить разнообразные блюда.



Перевод вопроса с Cooking Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://cooking.stackexchange.com/questions/12666/do-all-modern-electric-stoves-have-binary-heating-elements

15 Комментариев

  1. Чугунная варочная панель «старого образца», а также стеклокерамическая варочная панель, созданная на основе этой конструкции, регулируют выходную мощность, а НЕ температуру, хотя более мощные модели оснащены биметаллическим выключателем, который предотвращает их саморазрушительный ПЕРЕГРЕВ (при температуре выше 300 °C, насколько я помню, это не защитит вас от возгорания жира и, скорее всего, не предназначено для этого).
    Такой контроль осуществляется за счет использования более чем одного нагревательного элемента внутри пластины и включения только определенного набора нагревательных элементов для заданной настройки, а также за счет использования последовательных цепей для снижения мощности. Это не плавная регулировка, обычно такие плиты имеют 3 или 6 ступеней (см. http://www.herd.josefscholz.de/7Takt/4_und_7_Takt.html для получения подробной информации об электричестве — на немецком языке, но с подробными схемами).



    Поэтому, если вы ищете «небинарную» плиту, обратите внимание на модели (часто недорогие), в которых есть фиксированные ступени нагрева.



    Обычные реостаты никогда не будут использоваться, так как при работе они сами будут выделять ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ количество тепла. Для плавного регулирования выходной мощности лучше всего использовать симисторную схему, аналогичную диммеру для освещения. Такие схемы встречаются нечасто, потому что их сложно/дорого изготовить (для мощности, приближающейся к 2 киловаттам, по сравнению с несколькими десятками или сотнями ватт в осветительных приборах!) при таком уровне мощности без создания большого количества радиопомех и проблем с качеством электроэнергии (диммеры для освещения уже печально известны этим).



    Недостаток старых чугунных плит заключается в том, что они очень медленно реагируют на управляющие сигналы. Преимущество в том, что можно использовать посуду с тонкими стенками (что позволяет очень БЫСТРО регулировать температуру, снимая посуду с плиты или даже используя другую, холодную конфорку в качестве теплоотвода!), поскольку сама конфорка является большим тепловым буфером, а выходная мощность действительно постоянна.


  1. Что касается первого утверждения о том, что электрические нагревательные элементы раньше поддерживали постоянную температуру, в отличие от современных, которые нагреваются и остывают циклически. В старых моделях использовались реостаты, которые позволяли пользователю регулировать подачу электричества и тем самым контролировать количество электроэнергии, используемой для нагрева элемента. По сравнению с современным (дешёвым) методом отключения реостата и историческими экспериментами, в современных моделях для регулировки температуры используется «таймированное» включение и выключение.
    Можно создать электрический элемент, который будет включаться и выключаться с помощью простой ручки управления и при этом поддерживать постоянную температуру внутри элемента, но, похоже, у производителей нет инженеров, способных на такое.


  1. @Jefromi, таким образом вы можете продавать им дешёвые плиты и тяжёлые, неудобные, дорогие сковороды :) С некоторыми индукционными устройствами, работающими в режиме медленного нагрева, и тонкими кастрюлями можно добиться того, что вода будет периодически заметно кипеть ;)
  1. Если хотите, вы всё ещё можете купить старые добрые электрические плиты... @Joe многоэлементные системы не требуют циклического включения. Но да, реостат — худший выбор. Либо вы включаете и выключаете плиту, но делаете это гораздо быстрее (по сути, за миллисекунды — именно так работает симисторная схема), либо вам понадобится инвертор или регулируемый трансформатор (слишком хлопотно).
  1. Электричество — это не газ. Электричество эффективнее использовать циклически, так как вы не можете ограничить «поток» электричества, не добавив какую-то другую нагрузку (что-то, что потребляет энергию, например резистор). Импульсное питание позволяет подавать только 30 % мощности (по сравнению с постоянным питанием) без необходимости отводить 70 % мощности в другое место.
  1. Конфорки практически всех электрических плит работают по принципу «или включено, или выключено». Было бы дороже и менее энергоэффективно использовать электронику, которая постоянно меняет силу тока, проходящего через электрический элемент, и это не оказало бы существенного влияния на температуру на варочной поверхности. Вместо этого в электрических плитах используется биметаллический переключатель, который представляет собой относительно простой способ включения и выключения с переменным временем включения и выключения. Чтобы обеспечить равномерный нагрев, во всех электрических плитах между нагревательным элементом и поверхностью посуды используются материалы, которые плохо проводят тепло. Это позволяет сгладить резкие перепады температуры на нагревательном элементе и обеспечить равномерный нагрев поверхности для приготовления пищи.



    Разница между электрическими нагревательными элементами и стеклокерамическими варочными панелями заключается в том, что в электрических нагревательных элементах есть внутренний нагревательный элемент, затем идёт толстый керамический слой, а затем внешний слой металла. Сам элемент нагревается бинарным способом, но вы можете наблюдать только тепло после того, как керамический слой компенсирует большие колебания температуры элемента (то есть внешний слой металла нагревается довольно равномерно). В стеклокерамической варочной панели буферный слой (стеклокерамическая поверхность) полупрозрачный, поэтому вы видите свечение самого элемента (часто это инфракрасная лампа, а не резистивный провод), то есть наблюдаете за нагревом без буферного слоя. Если бы у вас была прозрачная спираль, вы бы видели в спиральной плите те же циклы включения и выключения нагрева, что и в стеклокерамической.



    Следовательно, если вы измерите температуру поверхности стеклокерамической варочной панели, то увидите, что она довольно постоянна.


  1. Как и первый пользователь, я заинтересован в электрической конфорке с постоянным диапазоном нагрева, так что мы не одиноки в своём желании вернуть нагревательные элементы, состоящие, как описал ElmerCat, из сегментированных элементов. Спасибо, что объяснил это, Элмер! Кто-то считает, что периодическое включение и выключение элементов — эффективный способ электрического нагрева. Ну, если периодическое включение и выключение так популярно и эффективно, то и газовые конфорки для приготовления пищи тоже должны периодически включаться и выключаться.
  1. Я никогда не видел плиту с реостатным управлением (реостат — это переменный резистор), однако в старых электрических плитах нагревательные элементы состояли из нескольких сегментов. Переключатель управления включал сегменты в различных комбинациях последовательных или параллельных цепей, обеспечивая постоянную мощность в несколько фиксированных ватт. Поскольку реостаты — это резисторы, они выделяют тепло. Если бы вы использовали реостат для регулировки мощности нагревательного элемента высокой мощности, сам реостат сильно нагрелся бы.
  1. Или... в результате буферизации достигается достаточно стабильная температура, и им не нужно делать ничего, кроме включения и выключения.
  1. Это довольно информативно. Возможно ли, что в некоторых новых плитах не используется достаточная буферная зона? Кажется, что вода закипает быстрее, когда горят элементы/лампы/волшебные красные круги.
  1. Спасибо за объяснение! Я обновил ответ, чтобы отразить это.
  1. Я не думаю, что это было бы на самом деле сложно (я полагаю, некоторые силовые симисторы должны уметь это делать), просто дороже и менее эффективно (больше тепла выбрасывается в помещение по сравнению с горшок), и, вероятно, безрезультатно, поскольку температура уже усредняется с помощью тепловой буферизации.
  1. @timmyp что касается последнего предложения вашего ответа, я могу с этим поспорить. Проще, чем пытаться держать термометр над источником теплового излучения, — это вскипятить немного воды. Если вы возьмёте сковороду, которая полностью закрывает элемент, и нальёте в неё 1/2 дюйма (или 1 см) воды, то сможете чётко увидеть рабочий цикл. Когда вода закипит, вы увидите, как она бурлит. Вы также сможете увидеть горячие точки на плите, потому что часть воды будет кипеть, а часть — оставаться совершенно неподвижной. Даже на чугунной плите (которая лучше сохраняет тепло) можно заметить разницу.
  1. Это возможно. Ещё один момент, который следует учитывать: поскольку поверхность прозрачная, при включённом элементе, скорее всего, будет дополнительное тепловое излучение. Я попробовал включить свою стеклокерамическую плиту и почти сразу почувствовал тепло на высоте 60–90 см над конфоркой, так что, думаю, это явный признак того, что тепловое излучение может ускорить закипание. Похоже, эту проблему можно легко решить, просто покрыв нижнюю часть стекла чёрной краской. Интересно, нужно ли дополнительное тепловое излучение или, может быть, краска просто не будет выглядеть эстетично.
  1. С инженерной точки зрения то, что вы называете «двоичным», часто называют «рабочим циклом». (где рабочий цикл может описывать либо процентное соотношение времени включения, либо продолжительность включения в течение заданного периода времени)
Вы уже ответили на этот вопрос