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2006年7月29日 (土)

電力線が通信線と同じという大嘘

「LCLが同じなら電力線は通信線と同じだ」 とか、
「漏洩電界はコモンモード電流からしか生じない」 とか、
そんな甘い言葉をあなたは信じられますかぁ~?
というわけで、今日は、PLC許容値案の大前提となっている大嘘を暴いてみたいと思います。

今回のPLC許容値案が、次の2つのことを前提としていることは、総務省の説明でも明らかです。
1.漏洩電界はコモンモード電流からしか生じない
2.漏洩電界が環境雑音レベル以下なら短波帯の受信に影響を与えない

1の根拠は研究会報告書第5章で、徳田教授とPLC技術者たちの研究?が元になっているようです。2は杉浦教授の想像で、特に根拠は無いようです。

電話線などの通信線も、屋内の電力配線に使われているVVF線も、平行2線式の伝送線路とみなすことができます。理想的な伝送線路のディファレンシャルモード電流からの輻射は無視できます。しかし、それはあくまでも伝送線路からの輻射が無視できるというだけです。伝送線路にダイポールアンテナが接続されていれば、そのダイポールからは極めて効率よく輻射が起こります。その電流は伝送線路のディファレンシャルモードから供給されたものです。高速通信線には分岐がないので、ダイポールアンテナが接続されているような状況はほとんど考える必要はありません。これが、通信線では、コモンモード電流からの輻射だけ考えれば良いという根拠です。

しかし、電力線の場合はどうでしょうか?電力線には多数の分岐があります。分岐には大別してコンセント分岐とスイッチ分岐があります。コンセント分岐は、本線からコンセントへの配線で、コンセントに負荷が接続されていなければ、ただのオープンスタブとみなすことができます。負荷が接続された場合は、負荷次第ですが、次のスイッチ分岐に準じて考えることができます。

スイッチ分岐は、照明負荷とそのON/OFFをする壁スイッチが直列に入った分岐です。この分岐は、本線からの一方の線は照明負荷に直接行き、他方は壁スイッチを経由して照明負荷に行きますので、2つの線の経路が異なり、平衡した線路とみなすことはできません。具体的には2本の線に流れる電流の大きさが異なり、その差がコモンモード電流となって、輻射が起こります。しかし、そのコモンモード電流は本線にも流れるので、コモンモード電流さえ抑えておけば十分というのが、研究会の見解のようです。

報告書第5章には、その根拠として、ある簡単化されたモデルについてのシミュレーション結果も載っています。そのモデルとは、本線にコンセント分岐が1本、スイッチ分岐が1本というものです。

Plc_com_fig51

はい、確かに、このモデルのようにスイッチ分岐が1本だけなら、スイッチ分岐のコモンモード電流=本線のコモンモード電流になります。しかし、皆さんの家にスイッチ分岐はたった1本しかないでしょうか?普通の家だと、玄関や廊下、階段なども含めた部屋の数以上はスイッチ分岐があはずです。

スイッチ分岐が2本以上あれば、1本の時と本質的に異なることが起きます。例えば、2本のスイッチ分岐のコモンモード電流が、本線上ではディファレンシャル電流となる場合があります。まさに、ダイポールアンテナへの平衡給電と同じ状況です。研究会の偉い先生方からは、そんなのは特殊ケースで、理論的には考えられても、現実には有り得ないという

Plc_dipole_sym_feed

声が聞こえてきそうですね。

しかし、スイッチ分岐が複数あれば、本線のディファレンシャル電流の一部が、スイッチ分岐のコモンモード電流に変換されることは理論的には自明です。スイッチ分岐が1本しかなくて、モード変換が起こらないという、研究会のモデルこそ、絶対に有り得ない特殊例なのです。住宅で実際に起こることを知りたければ、最低でもスイッチ分岐は2本必要だったのです。

"Make everything as simple as possible, but NOT SIMPLER", Albert Einstein

もっと、一般的に、複数のスイッチ分岐からの輻射の問題を理論的に考察することはできますが、長くなるので、ヒントだけにします。

1.スイッチ分岐のコモンモード電流は、本線上では1次元の複素数の加算になります。当然、弱め合う部分があるわけで、その弱まった分は本線上ではディファレンシャルモード電流になります。

2.一方、複数のスイッチ分岐のコモンモード電流からの輻射は、3次元空間での複素数の加算になります。ある方向で弱め合っても、別の方向では強め合うことになり、全方位角に渡って、弱め合うということはありません。

PLCのところでいくらコモンモードを抑えて、ディファレンシャルだけにしても、途中でコモンモードに変わる部分があるので、意味がないんです。となると、当然、今回提案されているコモンモード電流のみの規制には何の有効性もありません。やはり、基本に忠実に電界で規制するか、あるいは、どうしても電流でやりたければディファレンシャルモード電流も規制しないといけません。ディファレンシャルモード電流でダイポールが駆動されても、漏洩電界が許容値を超えないようにしないといけないはずです。

もう土曜日になってしまったので、意見提出の締め切りまで2週間、サラリーマンには実質4日しか残ってません。材料集めは今週末が勝負です。あなたもNEC2で電力線アンテナのシミュレーションを行って、ディファレンシャル電流から輻射が起こることを実証する科学的データを提出してみませんか?

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