Nếu như trước đây, nói đến các thiết bị nung nóng bằng dòng điện cảm ứng, đa phần mọi người nếu biết, nhất là những ai làm việc trong ngành cơ khí – luyện kim, thường nghĩ đến những thiết bị có kích thước to đùng (mà loại nhỏ nhất cũng phải cỡ cái tủ quần áo loại 2m trở lên). Nhưng cùng với sự phát triển không ngừng của KHKT, nhất là sự phất triển của công nghiệp điện tử – bán dẫn, trên cơ sở thay thế các loại ống chân không bằng transitor, kích thước của các thiết bị này ngày càng được thu nhỏ, giá thành (chi phí ban đầu, chi phí sửa chữa) giảm khiến cho phạm vi ứng dụng ngày càng được mở rộng. Một trong số các ứng dụng của công nghệ này là các loại bếp điện từ (hay thường được gọi là bếp từ).

Sử dụng dòng điện cảm ứng trong đun nấu được coi là phương pháp làm nóng thứ ba (phương pháp 1 – dùng lửa, phương pháp 2 – gia nhiệt bằng điện, phương pháp 4 – vi sóng). Nó hoàn toàn khác với các cách nấu nướng thông thường khác bằng ngọn lửa (gỗ, ga, than …) hoặc bằng điện (bếp điện …), trong khi hai phương pháp kia sử dụng nhiệt lượng được truyền từ nguồn nhiệt ngoài (ngọn lửa, dây điện trở ..) vào nồi thì phương pháp này tạo nên nguồn nhiệt trong chính bản thân nồi nấu.  Điều đó giúp tăng hiệu suất nhiệt, giảm hao phí … khiến thời gian đun nấu được giảm đáng kể.

Nguyên lý hoạt động:

Nung nóng cảm ứng (nung tần số) là hiện tượng nhiệt sinh ra trong vật liệu kim loại (chủ yếu là các hợp kim sắt từ) khi có một trường điện từ biến thiên đi qua. Khi đó, trong vật liệu sẽ xuất hiện một dòng điện cảm ứng (dòng Foucault) tương tác với trở kháng của kim loại để sinh nhiệt (theo định luật Joule – Lens)

Sơ đồ nguyên lý chung:

(Hình 3. Nguyên lý nung nóng bằng dòng cảm ứng)

khi có dòng điện biến thiên đi qua cuộn dây, xung quanh cuộn dây sẽ tạo nên một trường điện từ biến đổi. Khi đó, trên bề mặt thỏi kim loại bên trong xuất hiện một dòng điện cảm ứng –> làm thỏi kim loại nóng dần lên.

Sơ đồ nguyên lý của bếp từ:

Khi trong cuộn dây (1) có dòng điện biến thiên (dòng điện tần số cao) chạy qua, nó tạo nên một trường điện từ (có các đường sức từ màu vàng cam) tương tác với nồi kim loại (2) làm cho nồi nóng lên, nhiệt lượng đó được truyền từ nồi vào các đồ nấu (3) bên trong. Và vùng (4) bên ngoài nồi thì không bị ảnh hưởng (nếu nhấc nồi ra khỏi bếp hoặc tắt bếp, quá trình nung nóng cũng kết thúc ngay lập tức).

(Hình 4. Sơ đồ nguyên lý bếp điện từ)

Nguyên lý truyền nhiệt khi đun nấu trên bếp từ (VD: đun nồi nước đầy):

(Hình 5. Nguyên lý truyền nhiệt khi đun nấu trên bếp từ)

Cấu tạo bếp từ:

(Hình 6. Bên trong bếp điện từ)

Thành phần quan trọng nhất trong bếp điện từ là mạch công suất và cuộn cảm.

Đối với các loại lò nung tần số công nghiệp (lò trung tần, lò cao tần…), vòng cảm ứng (cuộn cảm) thường dùng các loại ống đồng (có nước làm mát chạy bên trong) do nhiệt độ phôi nung cao và rất cao (từ 800 độ C trở lên). Còn trong bếp điện từ, do nhiệt độ và công suất thường nhỏ (so với lò công nghiệp), cuộn cảm thường dùng dây cáp đồng (được sơn hoặc tráng một lớp cách điện) quấn tròn trên một mặt phẳng (tiếng Anh – spiral) như hình bên; và hệ thống làm mát chỉ cần dùng quạt cỡ nhỏ (thường là loại 8 ~ 12 cm).

Ưu và nhược điểm:

Ưu điểm:

Điều chỉnh nhiệt độ nhanh: không như các phương pháp khác, tồn tại quán tính nhiệt khi điều chỉnh nhiệt độ, đối với bếp điện từ, nhiệt độ thay đổi nhanh và chính xác ngay khi điều chỉnh. Điều đó thật sự hữu ích khi cần chuyển chế độ nấu từ nhiệt độ cao  xuống  thấp hoặc ngược lại.

Hiệu suất sử dụng nhiệt cao: do dòng nhiệt chỉ tập trung vào nồi nấu bằng hợp kim sắt từ nên gần như không có thất thoát ra bên ngoài (theo như các khảo sát đối với bếp từ, hiệu suất nhiệt ~ 90%). Như các bạn thấy trên hình dưới, nước trong nồi thì sôi nhưng viên nước đá đặt trên mặt bếp không bị tan; hoặc phần trứng trên cháo được rán nhưng phần trên mặt bếp thì không.

Tính an toàn cao: cũng do đặc tính của trường điện từ chỉ tác dụng lên các vật liệu từ tính (hoặc hợp kim sắt từ) nên sẽ rất an toàn khi ở trong vùng làm việc của bếp, và không gây cháy (do không tương tác với bất kỳ các loại vật liệu nào khác như giấy, gỗ, thủy tinh …). Trong thực tế, các tai nạn xảy ra khi sử dụng bếp từ chỉ là do người dùng hoặc các vật liệu dễ cháy tiếp xúc với các bề mặt nhiệt độ cao của nồi nấu hoặc với nhiệt truyền từ nồi nấu ra ngoài.

(Hình 8a)

(Hình 8b)

Lắp đặt dễ dàng và thuận tiện: do hình dạng nhỏ gọn, độ dày thấp (thường không quá 5cm), bếp từ rất dễ đặt nổi hoặc chìm trên mặt bàn. Điều đó thực sự tốt khi tạo cho một không gian bếp gọn, đẹp, thông thoáng.

Tính khả dụng cao: không giống như bếp gas cần một hệ thống đường ống cấp gas vướng víu, chỉ cần nơi nào có điện, nơi đó có thể sử dụng được bếp từ.

Khả năng vệ sinh dễ dàng: do đặc điểm của mình, bề mặt bếp từ thường được chế tạo từ các loại kính hoặc sứ chịu nhiệt có bề mặt nhẵn bóng. Do đó, việc vệ sinh bếp sau khi đun nấu rất đơn giản, dễ dàng.

Nhược điểm:

Nhược điểm lớn nhất và dễ thấy nhất của bếp từ chính là … nồi nấu. Dọ trường điện từ không tương tác với các vật liệu không nhiễm từ (gốm, sứ, thủy tinh, inox 3xx …) nên bếp điện từ chỉ sử dụng được với các loại nồi nấu bằng hợp kim sắt từ (thép thường, inox 2xx, inox4xx ..). Bù lại, do giá các loại vật liệu này không quá đắt nên giá thành các nồi nấu sử dụng cho bếp từ rẻ hơn đáng kể.

Tốn điện? Thực ra đây chỉ là sự hiểu lầm của mọi người, mặc dù công suất danh nghĩa của các bếp điện từ thường vào khoảng 2.4 ~ 2.6KW, thậm chí có thể đến 3.5 KW, nhưng do có hiệu suất cao, thời gian đun nóng nhanh nên công suất tiêu hao thực tế nhỏ hơn hoặc chỉ tương đương các phương pháp dùng điện khác.

Phụ thuộc nguồn điện: điều này là đương nhiên vì bếp từ cũng chỉ là một loại thiết bị điện, nếu không có điện thì … hết cách.

Ảnh hưởng của từ trường đến sức khỏe: điều này chưa thật sự rõ ràng, nhưng phụ nữ đang mang thai thường được khuyên hạn chế sử dụng bếp từ để tránh những ảnh hưởng không đáng có đến thai nhi.

Một số chú ý khi dùng bếp từ:

Đối với nung cảm ứng, khi bề mặt nung càng gần vòng cảm ứng thì tốc độ nung càng cao. Do đó, khi sử dụng bếp từ, tuyệt đối không để nổi nấu cách quá xa bề mặt bếp (ví dụ: lót bằng các tấm lót quá dày …) để tránh làm giảm hiệu suất nung của bếp.

Nếu không có ngay các nồi nấu bằng vật liệu phù hợp (hợp kim sắt từ), có thể sử dụng một tấm thép mỏng 2 ~ 3 mm (thép thường) đặt trực tiếp trên bề mặt bếp hoặc trong nồi nấu để tạo nguồn phát nhiệt (tất nhiên là khi đó hiệu suất sử dụng nhiệt sẽ thấp hơn.

Để bảo vệ bề mặt bếp, có thể dùng các tấm lót mỏng như giấy, bìa mỏng, thấm vải (tốt nhất là vải chịu nhiệt) … đặt giữa bề mặt bếp và đáy nồi để chống xước.

Các bề mặt bếp thường có độ cứng cao để chống xước. Vì vậy, nên tránh để bếp bị roi hoặc đặt vật nặng trên mặt bếp để tránh vỡ.