彦市   » 依佐美送信所(改訂10版) » 各種効率の算出

1。電力利用効率

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上図は、MARK時(電波放射時)の有効電力(電圧と同位相の電流値で表示)に注目した電力消費図です。

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上図は、SPACE時の電力関係図です。

主電動機(誘導電動機)の出力が920KWですから、電力機器の入力は概算1,000KW です。

一方、電波の出力は500KW ですから、電力の利用効率は50% であります。

しかも、これはMARK時に限った効率であるので、送信所の運転時効率は更に低くなり 20~30% 程度でしょうか。

 

2。放射効率

放射抵抗の計算式はアンテナの形式により、経験値に基づいた算出式があるようです。

1/4 波長のダイポールアンテナでは、

輻射抵抗 = 1,600 x (he) 2 / λ2   he : 空中線実効高 m λ : 波長 m

依佐美送信所に当てはめると、

空中線実効高 he = 198 m 、波長 λ = 300,000 / 17,442 = 17,200 m を代入すると、

輻射抵抗 Rr = 1,600 x 198 2 / 17,200 2 = 0.212 Ω

これにより輻射効率を計算すると、報告書の記録では、空中線全抵抗は 1.19 Ω であり、

放射効率 = 放射抵抗 / 空中線全抵抗 の式より、0.212 / 1.19 = 0.178  17.8 % となります。 

公表されている放射効率は約20%であったとあります。

しかし、筆者は、上記の計算は逆L型アンテナには適合しないとして、有効電力に注目して考察しています。

 

3。メーター・アンペア(実効面積)

この定義は、1/4 波長ダイポールアンテナの輻射能力を評価する指標として、アンテナ工学者間で使われているものです。

アンテナの給電点の電流値と実効高の積であり、依佐美送信所は12,000 M・A で計画されて、実質14,000 M・A の能力であったと記録されています。

そして、実効高が198M であり、全出力時の総合抵抗値が1.19 Ω であったと記録されています。

逆算すると、給電点でのアンテナ電流が707A となり、供給電力が595kW となります。

この条件で等価回路図に当てはめると、給電点の電圧が840V でなければなりません。

そして、アンテナ輻射効率を20% と仮定すると、アース極の抵抗値が0.9 Ω と推察されます。

一般に、アンテナ実効高は、受信アンテナでの電界強度V/m からアンテナの誘起電圧を求めるための便宜指標として使われます。

この計算に関しても、筆者は、逆L型アンテナには適合しないと思います。

 

4。分布容量で処理されるエネルギー

定常波状態を維持する時は、給電された電力がすべてアンテナ回路で処分されます。

そこで、抵抗損失として、アンテナ線の損失とアース極の損失量を算出除外して、残りが電波として放射されるとします。

アンテナから電波が放射される現象は、定在波状態でアンテナ線と大地間の分布静電容量に蓄えられるエネルギーの延べ総量が電波となって大気中に放出されると仮定します。

アンテナの等価回路図に記載の数値は、分布静電容量の50% 値を集中容量として単純計算をし易くしています。

以下は、この数値で計算を試みました。

電荷   Q = C x V : クーロン

仕事量 U = ( 1/2 ) Q x V : ジュール

電力  W = U / s = ( 1/2 ) Q x V x f = ( 1/2 ) C x V x V x f :ワット

ここで、C :0.054 μF , V : アンテナ線の最大印加電圧値(ピーク値)、f : 周波数 17,440 Hz

W = 0.5 x 0.054 x 10 -6 x 34,500 x 34,500 x 17,440 = 560,000 ( 560 KW )

) 上記のV値の採用は、電波がアンテナ線の全域から放射されるので、アンテナ線中央部の電圧のピーク値を採用しました。 MARK時の回路図より、26,900 V から 22,200 V の中央値 24,500 V を 1.41 倍した数値です。

アンテナの実作用は複雑であり、単純化した回路から簡単に求められるものではありませんので、あくまでも概算値です。

 

以上の検討から、アンテナの等価回路図に記した電圧・電流値が、矛盾なく成り立つと考えます。

このことから、依佐美送信所の放射効率は、500KW / 540KW = 0.926  92.6% の高効率を実現していたと推察します。

 


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Last-modified: 2019-02-07 (Thu) 13:03:17 (JST) (70d) by hikoichi