不同频率下非晶纳米晶剩余损耗具有以下特点:
一、低频段(50Hz-10kHz)
1、损耗相对较低:
在低频时,非晶纳米晶材料的磁滞损耗和涡流损耗相对较小,剩余损耗也处于较低水平。因为低频下,材料内部磁畴翻转和磁通变化相对缓慢,磁致伸缩等引起的额外损耗不明显。例如在 50Hz 的电力系统中,非晶纳米晶变压器铁芯的剩余损耗相比于传统硅钢片铁芯大幅降低,能有效提高变压器的效率。
2、磁滞损耗占比相对较高:
虽然整体损耗低,但磁滞损耗在总损耗中所占比例相对其他高频段较高。这是由于低频下磁畴翻转相对容易,而涡流损耗和其他高频相关的损耗机制还未充分发挥作用。
二、中频段(10kHz-50kHz)
1、剩余损耗开始上升:
随着频率升高,磁畴翻转速度加快,涡流效应逐渐增强,导致剩余损耗开始上升。不过,非晶纳米晶材料由于具有较高的电阻率,在一定程度上抑制了涡流损耗的快速增长,所以剩余损耗的上升相对较为平缓。
2、磁致伸缩效应影响凸显:
在中频段,磁致伸缩效应产生的能量损耗在剩余损耗中的占比逐渐增加。磁致伸缩会导致材料内部产生应力变化,进而引起额外的能量损耗,并且这种损耗与频率有关,随着频率升高而增加。
三、高频段(50kHz-100kHz 及以上)
1、剩余损耗增长加快:
当频率进一步升高到 50kHz 以上,剩余损耗会随着频率的增加而快速增长。这是因为高频下涡流损耗和磁致伸缩损耗等都显著增大,同时材料内部的磁畴壁运动更加复杂,磁畴壁的振动、弯曲和断裂等现象加剧,导致额外的能量损耗大幅增加。
2、对材料特性和工艺敏感:
在高频段,非晶纳米晶材料的剩余损耗对材料的成分、微观结构以及制备工艺等因素非常敏感。例如,材料中的杂质含量、晶粒尺寸分布、热处理工艺等都会对高频下的磁性能和剩余损耗产生重要影响。通过优化材料成分和制备工艺,可以在一定程度上降低高频剩余损耗,但总体来说,高频下剩余损耗的控制难度较大。
综上所述,非晶纳米晶材料的剩余损耗在低频时较低,随着频率升高逐渐上升,在高频段增长迅速且受多种因素影响。在实际应用中,需要根据具体的工作频率范围,选择合适的非晶纳米晶材料和工艺,以降低剩余损耗,提高设备的性能和效率。