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Cuisinière à induction

Cuisinière à induction
La cuisson avec une cuisinière à induction est rapide et économise l’énergie. A cause des avantages qu’elles présentent, les cuisinières à induction sont utilisées depuis longtemps dans les grandes entreprises et le sont aussi de plus en plus chez les particuliers.
L’énergie thermique nécessaire à la cuisson est fournie, dans les cuisinières à induction, par des champs magnétiques de moyenne fréquence. Ces champs pénètrent le fond de la casserole et y produisent des courants électriques qui chauffent la casserole et son contenu. Une partie des champs magnétiques n’est pas absorbée par la casserole, de sorte que des champs magnétiques peuvent se propager autour de la cuisinière.
On ne sait pas si les champs magnétiques d'une cuisinière à induction représentent un danger pour la santé. Les champs magnétiques peuvent être réduits par une utilisation appropriée de la cuisinière à induction. Les recommandations suivantes vous seront ainsi utiles :

  • Adapter la grandeur de la  casserole à celle de la zone de cuisson. N’utilisez pas une petite casserole sur une grande zone, mais au contraire couvrez entièrement la zone de cuisson avec  une casserole ayant la dimension nécessaire. Placez toujours la casserole au milieu de la zone de cuisson.
  • N’utilisez pas de casserole défectueuse avec un fond déformé, même si vous pouvez encore la chauffer facilement.
  • Les personnes qui se tiennent très près de la cuisinière ou qui la touchent avec leur corps, utiliseront de préférence les plaques de cuisson situées à l'arrière ou celles de devant en cas de puissance de chauffe réduite
  • Il est indispensable de disposer de casseroles conçues spécialement pour garantir un transfert d’énergie efficace de la cuisinière à la casserole. De telles casseroles sont désignées par le fabricant comme appropriées à la cuisson à induction. Il est recommandé d'utiliser les poêles livrées avec la cuisinière.
  • On peut fortement réduire l’exposition au champ magnétique en maintenant une distance de 5 à 10 cm à la cuisinière.
  • N’utilisez pas d’ustensiles de cuisine en métal pour éviter que des courants de fuite ne traversent votre corps.
  • Les personnes qui portent un stimulateur cardiaque ou un défibrillateur devaient parler à leur médecin de l’utilisation d’une cuisinière à induction.

Informations détaillées

Le chauffage de conducteurs électriques par induction est depuis longtemps utilisé à des fins diverses dans l’industrie. Dans le domaine privé, ce principe de chauffage est appliqué principalement dans les cuisinières à induction. La chaleur est produite directement dans la casserole et non pas à travers une plaque chauffée comme ceci est le cas pour les cuisinières conventionnelles. La cuisinière à induction présente une série d’avantages : temps de réaction rapide, démarrage rapide de la cuisson, temps de cuisson plus court, production de chaleur économisant l’énergie, pas de zones de cuisson brûlantes et en conséquence danger plus faible de brûlure ou d’incendie.

1. Informations techniques

Fréquence : 20 – 100 kHz
Puissance : jusqu’à 7500 W

Principe de la cuisson par induction
On trouve sous chaque zone de cuisson de la cuisinière à induction une bobine dans laquelle un courant alternatif de moyenne fréquence (20 à 100 kHz) circule. Ceci produit un champ magnétique de même fréquence qui traverse la plaque de cuisson en vitrocéramique et pénètre la casserole posée sur la zone (tableau 1). Le champ magnétique produit un courant circulaire (courants de Foucault) dans le fond de la casserole conductrice d’électricité. Ce principe est appelé induction. On choisit pour le fond de la casserole un matériau dans lequel les courants de Foucault présentent la perte d’énergie la plus grande possible pour la fréquence utilisée. Ceci est le cas pour les matériaux ferromagnétiques. Dans ces matériaux, le champ alternatif est repoussé sur la couche la plus externe du fond de la casserole (effet de peau), ce qui conduit à une augmentation de la résistance et à un fort échauffement. En outre des inversions de magnétisation interviennent dans le fond magnétique de la casserole, provoqués par le champ magnétique alternatif, et contribuent également à la production de chaleur (perte par hystérésis) [1].
induktionskochherd
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1 Bobine d'induction 5 Témoin de fonctionnement
2 Capteur de température 6 Fond de la casserole matériaux ferromagnétiques
3 Isolation thermique 7 Champ alternatif électromagnétique
4 Plaque de cuisson en vitrocéramique
Apparition de champs rayonnés
Le champ magnétique qui n’est pas capté par l’induction dans la casserole est désigné par champ rayonné. Il se forme en particulier lorsque la zone de cuisson n’est pas complètement couverte par la casserole [3]. Comme le courant de Foucault dans le fond de la casserole produit à son tour un champ magnétique opposé à celui de la cuisinière, on assiste à une atténuation du champ principal et aussi du champ rayonné.

Apparition de courants de fuite
La bobine d’induction et la casserole posée sur la zone de cuisson forment un condensateur électrique. Lorsque la bobine d’induction est enclenchée, la casserole est chargée électriquement. Si une personne la touche, un petit courant (courant de fuite) traverse son corps [7].

Puissances caractéristiques
Sur les appareils à usage domestique, on a en général quatre zones de cuisson avec différentes puissances allant de 1200 à 3600 Watt. La puissance totale pour les appareils encastrés est d’environ 7500 Watt. Afin d’obtenir un démarrage rapide de la cuisson ou pour chauffer rapidement de l’eau, on peut exploiter les zones de cuisson durant une courte période avec une puissance supplémentaire (fonction booster ou fonction puissance).

Réglage de la puissance de chauffage
La puissance de chauffage peut être ajustée de différentes manières. Celles-ci influencent les propriétés des champs magnétiques. Les méthodes usuelles sont par exemple :
  • Réglage par modification de la fréquence du courant alternatif : La cuisinière à induction représente un circuit oscillant dans lequel le courant maximum circule lorsque la fréquence est à sa valeur de résonance. Lorsque la fréquence ne correspond plus à la résonance, le courant, et aussi la puissance, diminuent. (Par exemple, puissance maximale à la fréquence de résonance de 17,5 kHz, puissance 4 fois plus faible à 41,7 kHz).
  • Régulation par modulation de la longueur des impulsions : La puissance est modulée, pour les faibles niveaux de chauffage, par enclenchement et déclenchement périodique du champ magnétique. On applique par exemple toutes les deux secondes une impulsion dont la durée dépend de la puissance choisie. Les champs magnétiques résultants sont pulsés à une fréquence de 0,5 Hz et leur durée d’impulsion varie.

2. Champs magnétiques rayonnés : exposition des personnes lorsqu'elles cuisinent

Sur mandat de l'OFSP, les champs magnétiques rayonnés ont été mesurés en 2006 pour deux modèles de cuisinière encastrées (cuisinière 1 et cuisinière 2) avec 4 zones de cuisson, de même que pour un  appareil mobile professionnel performant (cuisinière 3) disposant d'une zone de cuisson [3].

Selon les normes en vigueur pour les cuisinières à induction [4], la valeur limite de 6,25 microtesla (μT), recommandée par la CIPRNI (Commission internationale pour la protection contre les radiations non ionisantes) [5], doit être respectée à une distance de 30 cm de la zone de cuisson lors de l'exploitation de la plaque avec une casserole appropriée suffisamment grande et placée au centre de la zone de cuisson. Tous les appareils mesurés répondent à cette exigence.

Dans l’utilisation journalière, il peut toutefois arriver que les conditions fixées ci-dessus ne soient pas respectées. C’est la raison pour laquelle on a étudié l’influence, sur les champs rayonnés, de l’exploitation simultanée de plusieurs plaques et de l’utilisation de casseroles inadéquates ou mal centrées. Les champs magnétiques ont été mesurés à une distance de 1 à 30 cm du bord de la zone de chauffage en vitrocéramique, car la distance minimale de 30 cm n’est pas forcément respectée dans la pratique. Ceci est particulièrement le cas pour les femmes enceintes, les enfants et les personnes de petite taille.

Exploitation simultanée de plusieurs zones de cuisson
Les mesures ont montré que l’exploitation simultanée de plusieurs zones de cuisson ne produit pas, devant la cuisinière, des champs rayonnés considérablement plus intenses que lors de l’exploitation d’une seule zone de cuisson.

Casseroles adéquates VS casseroles inadéquates
Les mesures ont été effectuées avec des casseroles adéquates et inadéquates, positionnées de manière centrée sur la plaque.

  • Casseroles adéquates : casseroles qui sont spécialement conçues pour la cuisinière à induction ET dont le diamètre correspond à celui de la zone de cuisson.
     
    Avec les casseroles inadéquates, on a mesuré des champs rayonnés jusqu’à 3,5 fois plus intenses qu'avec les casseroles adéquates (tableau 2).
  • Casseroles inadéquates : casseroles qui ne sont pas spécialement conçues pour la cuisinière à induction ET / OU dont le diamètre ne correspond pas à celui de la zone de cuisson.
champ magnétique
Tableau 2. : Les champs rayonnés ont été mesurés à une distance de 1 à 30 cm pour les cassero-les adéquates et inadéquates en les plaçant de manière centrée.
Positionnement centré VS non centré
Une cuisinière à induction se déclenche automatiquement lorsque la casserole est retirée de la plaque. Lors des mesures, on a comparé les champs rayonnés pour une casserole adéquate et exactement centrée avec ceux obtenus lorsque la casserole est adéquate et décentrée au maximum, sans toutefois déclencher la cuisinière. Le tableau 3 indique que dans la position non centrée, le champ rayonné pour la même casserole augmente jusqu’à un facteur 5.
champ magnétique
Tableau 3. : Les champs rayonnés ont été mesurés à une distance de 1 à 30 cm pour des cassero-les adéquates positionnées de manière centrée et non centrée.
Adéquat et centré VS inadéquat et non centré
Le tableau 4 présente une comparaison des champs rayonnés d’une casserole adéquate centrée avec ceux d’une casserole inadéquate et non centrée (le pire des cas). Les champs rayonnés sont jusqu’à 9,5 fois plus intenses dans le pire des cas que lors d’une utilisation de la cuisinière conformément à la norme.
champs magnétique
Tableau 4 : Les champs rayonnés ont été mesurés à une distance de 1 à 30 cm pour des casseroles adéquates et centrées ainsi que pour des casseroles inadéquates et non centrées.
Importance des champs rayonnés en fonction de la distance

Les champs rayonnés sont d'autant plus intenses que l'on se rapproche de la zone de cuisson (tableaux 2-4). A une distance de 30 cm la limite recommandée par la CIPRNI, à savoir 6,25 μT, est respectée pour tous les modèles. Le champ rayonné à 1 cm du bord de la plaque de cuisson dépasse cette valeur limite dans la plupart des cas. Avec un positionnement non-centré, la valeur limite est atteinte pour les casseroles adéquates jusqu'à une distance de 12 cm et pour des casseroles inadéquates jusqu'à 20 cm. Toutes les mesures ont été effectuées avec la plus grande puissance de chauffage. De plus, la distance au quotidien n'étant jamais de 1 cm, il s'agit du pire scénario possible. Avec une distance habituelle d'au moins 5 à 10 cm et une utilisation appropriée de la poêle (adéquate et centrée sur la plaque), la valeur limite de la CIPRNI est respectée au cours de toutes les mesures.

3. Exposition aux courants induits de la personne qui cuisine

Un champ magnétique se forme devant les cuisinières à induction et entraîne des courants électriques qui traversent le corps de la personne qui cuisine. Afin de prévenir toute irritation aiguë des cellules nerveuses ou musculaires, ces courants ne doivent pas dépasser les valeurs limites fixées par la CIPRNI pour la population.

Comme il n'est pas pas possible de les mesurer directement, ces courants sont calculés au moyen de simulations par ordinateur sur des modèles virtuels. La fondation de recherche IT'IS à Zurich a, sur mandat de l'OFSP, effectué de telles simulations : les modèles se tiennent directement devant les trois cuisinières à induction et utilisent des casseroles correctement positionnées et adaptées à la cuisson à induction. Les simulations de courant tiennent compte des champs magnétiques émis ainsi que du sexe, de l'âge, de la corpulence, de l'anatomie, des caractéristiques tissulaires et de la posture des personnes virtuelles suivantes : 

  • Femme, 26 ans, taille 160 cm, poids 58 kg, pas enceinte
  • Femme, 26 ans, taille 160 cm, enceinte de trois, sept et neuf mois
  • Fœtus aux 3e, 7e et 9e mois
  • Fille, 5 ans, taille 108 cm, poids 18 kg
  • Garçon, 6 ans, taille 117 cm, poids 20 kg
  • Adolescent, 14 ans, taille 165 cm, poids 50 kg
  • Homme, 34 ans, taille 174 cm, poids 70 kg
  • Homme, 37 ans, taille 178 cm, poids 120 kg

La simulation a été appliquée à toutes les parties du corps, d'une part, et spécifiquement au système nerveux central (cerveau et moelle épinière), d'autre part ; les modèles étaient positionnés directement devant la cuisinière. Dans cette position, les personnes se trouvent habituellement à une distance de quelques centimètres de la zone de cuisson encastrée dans le plan de travail ou située sur celui-ci. Lors de la simulation, on a supposé que les modèles cuisinent avec des casseroles adaptées à la cuisine à induction, centrées sur la zone de cuisson et dont les dimensions recouvrent entièrement la plaque. Les tableaux 5 et 6 représentent les expositions maximales rapportées à la valeur limite.


Tableau 5 : Atteinte de la valeur limite pour les courants induits dans le corps des modèles qui se tiennent directement devant la cuisinière à induction. 100 % correspond à la valeur limite fixée pour la population. Les cuisinières n° 1 et 2 sont des cuisinières encastrées et la cuisinière n° 3 est un appareil mobile professionnel .

Tableau 6: Atteinte de la valeur limite pour les courants induits dans le système nerveux central des modèles qui se tiennent directement devant la cuisinière à induction. 100 % correspond à la valeur limite pour la population. Les cuisinières n° 1 et 2 sont des cuisinières encastrées, la cuisinière n° 3 est un appareil mobile professionnel. SNC = système nerveux central.

Les résultats montrent que, pour les deux cuisinières encastrées, la valeur limite pour les courants induits dans le corps est respectée ou atteinte pour la majorité des modèles. Exception faite de la femme au 9e mois de grossesse et de l'enfant de 6 ans, chez lesquels les courants induits dépassent la valeur limite. L'appareil mobile professionnel performant génère des courants dans le corps qui dépassent pour la plupart la valeur limite (figure 5). Les courants induits dans le système nerveux central se situent en dessous de la valeur limite pour tous les modèles virtuels (figure 6).

4. Effets sur la santé

A ce jour, aucune étude particulière n'a été menée au sujet d'effets spécifiques à plus long terme, sur la santé, des cuisinières à induction.

D'après l'Organisation mondiale de la Santé (OMS), il n'existe pas de preuves attestant que les champs magnétiques de moyenne fréquence ont des effets à long terme sur la santé [6]. L'OMS rappelle toutefois que relativement peu d'études ont été publiées au sujet des moyennes fréquences. On ne peut tirer aucune conclusion à partir des rares études effectuées sur les animaux. Les études sur les êtres humains, réalisées principalement en relation avec les écrans, n'indiquent aucun effet sur la santé. Il n'est pas évident de savoir dans quelle mesure ces résultats sont transposables aux cuisinières à induction, car ces appareils présentent des caractéristiques différentes, tant au niveau du rayonnement que de l'importance des champs magnétiques. Afin d'exclure des irritations aiguës des cellules musculaires et nerveuses, la CIPRNI a fixé une valeur limite pour les densités de courant dans le corps qui correspond à un facteur de sécurité de 50 en dessous du seuil d'excitabilité du système nerveux central [5]. Les conseils mentionnés sous « Risques sanitaires et prévention » permettent d'assurer le respect de la valeur limite fixée par la CIPRNI.

Influence sur les implants électroniques 
Quelques études [7-10] ont été consacrées à l'influence des cuisinières à induction sur les implants électroniques. Il n'est pas exclu que les champs magnétiques produits par les cuisinières à induction aient une influence sur les implants électroniques à courte distance ; cela a été démontré avec des stimulateurs cardiaques unipolaires [10].  Dans le cas des stimulateurs cardiaques unipolaires, il faut aussi tenir compte des courants de fuite. Il est conseillé aux porteurs de stimulateur cardiaque unipolaire de ne pas se tenir en contact prolongé avec une casserole et de ne pas utiliser des ustensiles de cuisine métalliques [7]. Les porteurs d'implants électroniques devraient absolument observer les indications de sécurité du fabricant et parler à leur médecin de l'utilisation de cuisinières à induction. Lors d'une utilisation correcte, il est peu probable que ces champs aient une influence sur l'implant.

5. Réglementation légale

Les cuisinières à induction font partie des matériels électriques à basse tension, qui sont réglementés en Suisse par l’ordonnance ad hoc [11]. Cette ordonnance prescrit que ces matériels ne doivent mettre en danger ni les personnes ni les choses lorsqu’ils sont exploités et utilisés correctement ni, si possible, en cas d’usage incorrect prévisible ou de dérèglement prévisible. Il est fixé en outre que les matériels à basse tension ne peuvent être mis sur le marché que s’ils respectent les exigences de base concernant la sécurité et la protection de la santé selon la directive européenne (EU) sur les appareils à basse tension.
Les fabricants doivent, au moment de la mise d’un produit sur le marché, disposer d'une déclaration de conformité qui confirme que le produit satisfait aux exigences de base. Celles-ci sont concrétisées, pour chaque produit particulier, dans des normes techniques. Dans le cas des champs magnétiques des appareils domestiques, il s’agit de la norme SN EN 62233 [4] . Les critères de conformité de cette norme sont identiques aux recommandations de la CIPRNI sur les valeurs limites [5].
Le fabricant doit garantir que son appareil répond aux critères de conformité. Il n’y a pas en Suisse de contrôle approfondi du marché. Le respect des prescriptions est surveillé par les autorités à l’aide de sondages effectués sur le marché.

6. Bibliographie

1. Llorente S et al. A comparative study of resonant inverter topologies used in induction cookers. Seventeenth Annual IEEE Applied Power Electronics 2, 1168-1174. 2002.
2. Gaspard JY et al. Cuisson par induction: une nouvelle génération de systèmes inducteurs. Proceedings of Congrès Eurpéen L’induction et ses applications industrielles. 1991
3. Clementine Viellard et al. B-field exposure from induction cooking appliances. ITIS-Foundation, Zurich, July 2006. Rapport ITIS. Voir "Documentation"
4. SN EN 62233 « Appareils électrodomestiques et analogues - Champs électromagnétiques - Méthodes d'évaluation et de mesure »
5. ICNIRP. Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic and electromagnetic fields up to 300 GHz. Health Phys. 75: 494-521. 1998. Voir "Informations supplémentaires"
6. WHO: Extremely Low Frequency Fields. Environmental Health Criteria Monograph No.238, 2007. Voir "Informations supplémentaires"
7. Irnich W, Bernstein AD. Do induction cook tops interfere with cardiac pacemakers? Europace. 2006; 8: 377-84.
8. Binggeli C et al. Induction ovens and electromagnetic interference: what is the risk for patients with implantable cardioverter defibrillators? J Cardio-vasc.Electrophysiol. 2005; 16: 399-401.
9. Rickli H et al. Induction ovens and electromagnetic interference: what is the risk for patients with implanted pacemakers? Pacing Clin Electrophysiol.2003, 26:1494-7.
10. Hirose M et al. Electromagnetic interference of implantable unipolar cardiac pacemakers by an induction oven Pacing Clin.Electrophysiol. 2005;28:540-8
11. RS 734.26: Ordonnance du 9 avril 1997 sur les matériels électriques à basse tension (OMBT). Voir "Informations supplémentaires"

Contact spécialisé: emf@bag.admin.ch
Dernière mise à jour le: 08.11.2011

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