根据非晶纳米晶剩余损耗的特点,在选择合适的应用频率时,需要综合考虑具体应用场景对损耗、效率、设备性能等多方面的要求,以下是一些要点:
一、低损耗需求场景
1、电力传输与分配:
在电力变压器等需要长期稳定运行且对效率要求极高的设备中,如果追求极致的低损耗,低频(50Hz 或 60Hz)是最佳选择。例如,大型电力变压器采用非晶纳米晶材料在 50Hz 下运行,能充分利用其在低频下剩余损耗低的特点,减少长期运行中的能量损失,提高电网的传输效率。
2、音频设备:
如音频变压器等,工作频率一般在 20Hz - 20kHz 的音频范围内。由于在低频到中频范围非晶纳米晶的剩余损耗相对较低,能够保证音频信号的高质量传输,减少信号失真,所以可根据具体音频信号的频率分布,选择 10kHz 以下的频率,以充分发挥材料性能。
二、高频高性能需求场景
1、开关电源:
在追求高功率密度和快速响应的开关电源中,通常需要在较高频率下工作。一般来说,几十 kHz 到几百 kHz 的频率范围较为常见。例如,对于一些小型化的手机充电器等开关电源,可选择 50kHz - 100kHz 的频率,虽然在这个频率下剩余损耗有所增加,但非晶纳米晶材料仍能保持相对较好的性能,同时可以实现电源的小型化和高效化。
2、高频感应加热:
在高频感应加热设备中,需要利用高频磁场来产生涡流实现加热。通常工作频率在几十 kHz 到数 MHz 之间。对于非晶纳米晶材料制成的感应加热线圈磁芯等部件,可根据加热对象和工艺要求,在 50kHz 以上甚至更高频率下选择合适的工作频率,虽然剩余损耗会随频率升高而增加,但可以通过优化材料和设计来平衡,以获得更高的加热效率和功率密度。
三、综合性能考量场景
1、通信设备:
在通信领域的磁性元件中,如滤波器、耦合器等,既要考虑信号传输的效率,又要保证信号的质量。一般会根据具体的通信频段和信号特点来选择频率。例如,在 5G 通信中,一些毫米波频段的通信设备可能需要在几十 GHz 的频率下工作,此时需要选择经过特殊设计和处理的非晶纳米晶材料,使其在高频下尽量降低剩余损耗,以满足通信设备对高性能的要求。
2、传感器:
对于非晶纳米晶材料制成的传感器,如电流传感器、磁场传感器等,需要根据被测信号的频率特性来选择工作频率。如果被测信号是低频信号,如电力系统中的工频电流监测,可选择接近 50Hz 的工作频率,以降低剩余损耗,提高测量精度;如果是检测高频变化的磁场或电流信号,如在一些高速数据传输系统中的信号监测,则需要选择能够响应高频信号的频率范围,同时要通过优化设计来减小剩余损耗对测量精度的影响。