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那須次郎とアンプを語ろう

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フィン付き角型ダミーロード投稿者: TARO 投稿日:2009/05/10(Sun) 11:22 No.1289  
はじめまして。
TAROです。
フィン付きの角型ダミーロードを所持しております。メイバンがなく詳細不明なのですが、形状と寸法からバードの100W用の100−ST相当品と思われます。これを油漬けにして短時間(5〜10秒)負荷で利用できるようにしたいのですが可能でしょうか。どなたかアドバイスをお願い致します。近々JRL−3000Fで1KW免許を申請する予定です。お手数掛けます。よろしくお願いします。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: おせっかい 投稿日:2009/05/10(Sun) 22:07 No.1290  

1KW検査に使用するなら、ちゃんとした1KWに耐えるダミーロードを購入するか、作るか、したほうがいいのでは?JRL−3000が購入できるのであれば、1KW連続ダミー位の入手は簡単でしょう。そんな中途半端な100Wダミーを使うのはどうかと思いますよ。検査中に破損するとどうゆうことになるか、判るのでは?



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/13(Wed) 03:04 No.1291  

> フィン付きの角型ダミーロード
> 形状と寸法からバードの100W用の100−ST相当品

TAROさん、こう考えてみてはどうでしょうか?

お手持ちのダミーロードに10W消費させたときに発生する温度上昇は何度になるでしょう。たぶん常温からゆっくり、対数曲線で?ある温度まで上昇して、やがてなだらかなカーブになり、そのうち一定のところ(プラトー)に達することでしょう。
発熱と放熱の均衡がとれる温度で落ち着くことかと思います。

このダミーロードに10倍の100Wを消費させたときはどうでしょうか。
たぶん同じように常温から温度が上昇して、10Wのときと同様に発熱と放熱の均衡がとれる温度まで、たぶん10倍くらいの速さで上昇していって、やがてプラトーに達するのではないでしょうか。
このとき、ダミーロードに加わる高周波電圧あるいは高周波電流は、ともに10Wのときのルート10倍、まあ3倍でしょうか。
しかし温度上昇は10倍です。たとえば常温から40℃上昇して60℃になるのが定格100Wのときだとしましょう。そこまで達するのが10分だとすることにします。

ただし、このとき忘れてはならないのは、ダミーロード内部にある抵抗体はすでにヒートシンクなどを使って100Wの定格である、ということです。

では定格の10倍、1kWを消費させたらどうか?
高周波電圧、電流ともに3倍くらいの定格オーバーでは瞬時にダミーロードが破壊することはないのかもしれませんが、どうでしょう。

しかしこのとき温度上昇率は100Wのときの10倍であるとすれば、温度が定格100Wのときのプラトー温度60℃に達するのにかかる時間は・・・1分??

これは温度上昇が比較的ゆっくりであって発熱と放熱の均衡がとれるときはそうかもしれませんが、内部の抵抗体がいきなり定格の10倍の温度上昇にさらされて、ダミー内部の冷却オイルなりアルミのヒートシンクなり、熱抵抗を有する物質を介して、発熱と放熱の温度均衡が保たれる一定の温度に達するまで、たとえば1分なら耐えられるのか、あるいはもっと短時間での繰り返しなら耐えられるのか、という問題なのです。

発熱する抵抗体が短時間であれ、定格の10倍の温度上昇率であぶられて熱膨張は大丈夫なのか? 抵抗体の表面で冷却オイルは沸騰しないのか?

数mSecくらいのパルスであれば、抵抗体の熱容量が温度上昇を充分カバーして、急激な温度上昇とならずに耐えるのかもしれません。
では1分耐えられるのか、10秒ごとの繰り返しなら何度でも大丈夫なのか(つまり抵抗体に発生する熱に対して放熱が追い付くのか)、これは大きな疑問でもあります。

アマチュアですから、まあ実際にやってみてどうか、と考える手はあるかもしれませんが。

しかしTAROさんが考案するような方法で、抵抗体が本来のヒートシンクのさらに外側にあるオイルなどに頼って冷却されることになるのでは、本来のダミーロードに比較して、全体の熱抵抗は相当高いと考えられます。

定格100Wのダミーロードは、本来の放熱器を使って100Wに耐えるように作ってあります。すなわち定格内の発熱を冷却させるのにはちょうどいいような、抵抗体の定格であり、ヒートシンクの熱抵抗である、ということです。

もしこれに定格の10倍の1kWを消費させるとなると、たとえ短時間ずつであっても、抵抗体や周囲の冷却物質との境界に定格の10倍で急激に発生する部分的な発熱が、ダミーロードを破壊する要因になることは充分にありえるのかもしれません。
場合によると、耐電圧や耐電流の問題で抵抗体や絶縁物が破壊することもあるかもしれません。

このような過激な使用方法では、破壊に至らないまでも、ダミーロードの寿命が短くなることは容易に考えられそうです。

いずれにしても、なんとか無事に1kWの変更検査に合格されますことをお祈りします。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: Bird Houseの住人 投稿日:2009/05/13(Wed) 21:30 No.1292  

角型無誘導抵抗体は円形の抵抗と異なり、表面積が少ない分、各OMの指摘どおり熱伝導・放熱が規格・定格をオーバーするアマチュア規格的な使用方法は絶対的に避けねば抵抗体の破壊や送信機・リニアアンプの破損につながります。
長年、ダミーロードの自作をしていますが(破壊の多数経験)的確な余裕のある負荷容量を持った設計(負荷)をしなければなりません。
一瞬で煙や火花を出して見たければお試しください。
国産の100Wダミーロードの写真をどうぞ!!



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: Bird Houseの住人 投稿日:2009/05/13(Wed) 21:46 No.1293  

これがBirdの250Wダミーロードです。
無論、大型のヒートシンクを付けることが必須です。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: TARO 投稿日:2009/05/16(Sat) 22:41 No.1294  

おせっかい様
那須次郎様
Bird Houseの住人様

皆様アドバイスを誠に有難うございます。

おせっかい様
仰せの通り、検査中に破損ではまったく話しにならずハイパワーに対する姿勢を問われ、その資格なしとなることは必至です。ご指摘有難うございます。

那須様
大変丁寧なご説明有難うございます。
まったく当方の考えが至らないところを解説頂き、ありがとうございす。ハイパワーで抵抗体を炙るという感じになるのですね。フィンをつけての100Wですので、抵抗体単体はその数分の一、それで短時間とは云え1KWはかなりリスキーなことは理解出来ます。慎重に進めたいと思います。
そこで更にアドバイスをお願いしたいのですが、身近に買い求めやすいダミーロードにMFJの250Xというものがあります。これにトランスオイルを入れて使用するのが良いでしょうか。身近なサラダ油ではどうでしょうか。重ねてお手数掛けます。ご意見お願い致します。
70年代に一生懸命勉強して取得したライセンスを初めて生かすべく1KW免許申請・許可に向けてチャレンジします。

Bird Houseの住人様
貴重なご経験談・アドバイスと写真を有難うございます。私のダミーの写真をアップ致します。やはり貧弱です。真ん中が円筒形なので普通の抵抗体が入っているのかと想像しておりました。
慎重に進めます。

de TARO



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: おせっかい 投稿日:2009/05/17(Sun) 15:53 No.1295  

TARO様
つい、きつく書いてしまいましたが、検査時のリスクを理解していただけて安心しました。

ぜひ、無事に落成されることを希望します。

MFJの250Xに入れるオイルですが、サラダオイルは酸化が早いので、エンジンオイルはいかがでしょう?当方も以前はダミーロード用の冷却用に使っていました

さらに、無線技師のプライドと制作意欲をくすぐるなら、4Lの空き缶に1KΩ5Wの金属皮膜抵抗20本パラにした、ダミーロードもしくは50Ω100Wの無誘導抵抗を油付けにしては?
結構いい感じで簡単にできますよ。

いずれにしても、今は、ほしい物は買える時代ですので、機器に関しては、そんなに悩む必要は無いですが、実際にハイパワー局の検査落成をしようとすると、無線局周辺の家のマッチング、景観やインターフェアそして電波防護指針との兼ね合いが、大変ですので、がんばってクリアーしてください。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: おせっかい 投稿日:2009/05/17(Sun) 16:36 No.1296  

「油付け」ではなく「油漬け」です。
失礼しました。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: Bird Houseの住人 投稿日:2009/05/20(Wed) 22:32 No.1298  

出番にょうですね。
まず、サラダOILは酸化の点と誘電率、水分含有量の点で使いものになりません=リニアでてんぷらでも作って食べるならばどうぞ・・・ご自由に!!
鉱物油・エンジンOILも誘電率と潤滑性=熱伝導率でNGです。
使うのであればシリコンOILや高圧絶縁油を購入してかならず新品を使うことをお勧めします。
中古は特に吸湿性が高い=高圧絶縁油を取り扱うプロは封入時は乾燥した日を選んで行うのが通例です。
参考までに当方がこれまでに製作した画像がここの過去のページにありますのでご覧ください。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: Bird Houseの住人 投稿日:2009/05/20(Wed) 22:34 No.1299  

http://www1.tcnet.ne.jp/ja9vqu/urimasu.htm
ここをご覧いただいてもお分かりいただけますよ。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:01 No.1300  

500W 3.5GHz 50Ωのダミーです。

油浸ダミーは写真のようなBirdの軍用品などが比較的安価で入手可能でしょう。
程度によりますが、¥20−30kがジャンクの相場かもしれません。

油漏れや抵抗値のずれがないことを確認してください。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:16 No.1301  

しかし最近は油が入っていないダミーロードも多くなりました。

No.1293にあるようなハイパワー仕様から、写真・左のような小型のものまで、ジャンクがあります。
2G帯まで使用可能な、この大きさで75W定格かと思われます。コネクタはSMA。

この大きさのヒートシンクでは連続20Wくらいでしょう。

写真・右はN型50Ω終端です。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:21 No.1302  

プリント基板の回路などに使用されるダミーロードです。
7x13mmくらいのサイズ、30W定格。

もちろんヒートシンクに取り付けます。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:26 No.1303  

> ヒートシンクに取り付けます

写真の例は、1.2G帯300W用パワー合成ハイブリッド・カップラです。
終端ポートにNo.1302の抵抗を使用しました。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:32 No.1304  

HRS 5Wダミーロード。
5Gくらいまで使用可能。
SMAコネクタ。

直流抵抗値を測定すると、なぜか46Ωでした。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:38 No.1305  

Philco 100Wダミー 直流抵抗は48Ωでした。
5GHzあたりまではSWRが立ちません。優秀というべきでしょう。

マイクロ波用のダミーでは、直流抵抗=0オームのものもあります。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 04:53 No.1306  

>マイクロ波用のダミー

代表的なのはこれでしょう。
導波管の終端抵抗です。

内部に、フェライト(?)でできた電波吸収材のコーンが立っています。これ自体の直流抵抗は無限大です。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 15:47 No.1307  

> マイクロ波用のダミーでは、直流抵抗=0オームのものもあります。

N型コネクタが付いた、マイクロ波用ダミー。
定格10Wくらいでしょうか。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/05/31(Sun) 15:50 No.1308  

> 直流抵抗=0オーム

内部を見ると、芯にあたる導体の周りにテーパー付きフェライトが巻き付いています。

電波吸収が生じるUHF帯以上の周波数なら、SWRは立ちません。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: TARO 投稿日:2009/05/31(Sun) 17:43 No.1309  

那須次郎様
おせっかい様
Bird Houseの住人様

皆様、引き続きのアドバイス誠に有難うございます。


おせっかい様
Bird Houseの住人様

うれしいアドバイス有難うございます。
古いことなので詳細は失念しましたが、CQ誌によく広告が掲載されていた三協の抵抗を購入して、同軸ケーブルにつないで、樹脂製バケツにサラダ油を入れて使用したことがあります。100Wの電監検査用に用意したものです。周波数補正板もつけませんでしたので、あまり性能はよくなかったと思います。

今度は、適正な油と補正板を使用したものを検討してみたいと思います。少し技士に近づきたいものです。
ご紹介頂いたHPは大変参考になります。
有難うございました。

那須様

各種ダミーロードをご紹介頂き有難うございます。色々なものがあるのですね。勉強になります。当方の目的に合致した適正価格で良い中古品がヤフオクに出ればいいのですが、おそらく狙っている時にはなかなか出品がないものと思いますので製作する方向で検討します。

有難うございました。

de TARO



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/06/01(Mon) 00:53 No.1310  

TAROさん、
周波数補正板は、抵抗の両側にそれぞれ付けることをお勧めしたいと思います。

抵抗の大きさにもよりますが、たとえばHF帯など周波数が低い場合は1枚でも簡易的な補正は可能ですが、2枚のときよりも間隙が狭く、調整はやや面倒になり、放熱の点(熱の偏り)でも問題が生じます。

間隙の広がりは抵抗の太さと長さにより決まります。

参考までに、カーブはこんな印象でしょうか。補正板はグラフのように通常は曲線になります。(このグラフは自然対数LNをEXCELで描いたものですが、これらの数値は特に意味なし。)

横軸は抵抗の先端までの長さ、縦軸の一番上が抵抗の部分になります。給電側(Y軸上)は広がり、先端は抵抗に接しています。

HFだけとか低い周波数で、補正はいい加減でよいなら、直線、たとえばシャーシのなかに抵抗をななめに傾けて取り付けるだけでも、小さい抵抗の場合は50メガとか144までは、「補正」が可能です。

調整は、最高使用周波数でSWRを下げるようにします。

油浸の場合、空気のときより間隙の誘電率が高いので、その分、若干広くする必要があります。

水は、もっと誘電率が大きいので間隙が広がりすぎて、直接浸す方法は好ましくありません。

水冷ダミーでは別の方法、たとえば絶縁体でできた別の筒で覆って抵抗だけを冷やすとか、抵抗体がフィルム状でその内部を通水しています。

油浸の補正板の外に冷却パイプを巻いて通水しているものもあります。(以前、話題がでていましたが)



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/06/01(Mon) 01:38 No.1311  

さて、補正の話ばかり書いていますが、

たとえばモノバンド使用で周波数補正など面倒だ、という場合は、抵抗をリード線(銅リボンがいいでしょう)で結んで、給電側にリアクタンスをキャンセルするC(数十pFでしょうか)を並列に挿入することで済ませることができます。

同軸ケーブルの切れっぱしを利用してもいいでしょう。50オームケーブルなら、10cmで静電容量は9〜10pFくらいです。
解放端に高圧が出るので注意してください。容量がたくさんいる場合、短い同軸を複数本、並列にして使用するほうがいいかもしれません。

しかしこれもハイバンドの問題で、波長が長いローバンドではあまり問題にならないかもしれません。

ところでこの場合、空気以外の誘電体(油、水)ではどうなるのか、Cで補正してみた経験がないので、私にはわかりません。(より面倒だとは思いますが)



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: Bird Houseの住人 投稿日:2009/06/05(Fri) 01:17 No.1312  

これも日本電業製のダミーロードです。
無論OIL漬です。
コイルは4本、各々逆巻に巻いてあります。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 8877 投稿日:2009/06/06(Sat) 00:46 No.1313  

MFJの1KWダミーを購入されて、絶縁油を入れられたら
どうですか?確か10k以下で買えたと思いますが?
h ttp://www.cqnet.co.jp/musen/list.cgi?ctg_id=damy
1KWなら7800円ですね。これで十分と思います。
自作されたいのであれば、無誘導抵抗100wぐらいで
オイル漬けすればいいのではないでしょうか?
水に入れても短時間ならOKでしょう。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 5F23製作中 投稿日:2009/06/06(Sat) 10:32 No.1314  

久しぶりに投稿させていただきます。
手前味噌ではありますが、390Ω 3Wの金属皮膜抵抗195本を、ひたすらアレイ状になるよう
ハンダ付けして、50Ωのダミーを作り、ファンで冷却する「空冷」ダミー自作しました。
メッシュによる周波数補正板を取り付け、調整したところ50MHzでも問題なくSWRが落ちました。
(144MHzでも使えそうな感触)
ドライヤーのように、ものすごい熱風が出てきますが、1kW連続、全く大丈夫です。

(製作その1)
http://jf3dri.tea-nifty.com/blog/2008/09/1-7cce.html
(製作その2)
http://jf3dri.tea-nifty.com/blog/2008/10/2-7089.html



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 那須次郎 投稿日:2009/06/06(Sat) 20:57 No.1315  

5F23製作中さん、やっていますね!

抵抗の定格ワッテージは、常温(たとえば室温20℃)から60℃に上昇するような値をもって定格、としているかと思います。
抵抗体の種類により、耐えられる温度は異なりますから、カーボン抵抗やソリッド抵抗よりは金属皮膜のほうが高い温度で定格ワッテージとしているでしょう。

おそらく空冷による許容ワッテージの増加は2倍くらいかと思います。どう頑張って強制空冷しても瞬間最大で5倍が限度でしょう。

抵抗の発熱量は空冷してもしなくても同じですから、これをどれだけ早く冷却するか、という問題になります。抵抗に限らず、部品の温度上昇は小さいほうが、故障率は低下するといえますから、空冷するのは、たとえ定格内で使用するときでも、いいことです。

この形状の金属皮膜抵抗は、本質的には高周波用途ではなく、皮膜の表面に溝を切り込んで抵抗値を調整して製作されたものですから、厳密にはインダクティブです。
しかし複数本、並列接続することでインダクタンスは半減します。

抵抗全体の長さによる影響は、周波数補正板(一種の容量板)でキャンセルすることになる、と考えていいのでしょう。

ただし、複数本並べて使用するときは、内側、あいだにあるもの、これらに熱がたまり易いので焼損しないように気をつけなくてはなりません。温度が高くなると抵抗値があがり、電圧が集中してさらに発熱します。暗い部屋で、ダミーロードが赤くなっていませんか?

もしこれで焼ききれると、切れた隣の列の抵抗に負担がかかり、これも同様の運命をたどります。

ちょうど、円筒形のカーボン抵抗(中国製のダミー用抵抗などに見られる)で、ひとまわりキズをつけたような状態になり、最終的には断線します。

断線する直前のダミーロードの抵抗値は高くなるので、RF負荷の電圧上昇のため、あたかもパワーがたくさん出ているような錯覚を起こします。

ほんとうに、「全く大丈夫」なのかどうか、ぜひ注意を払ってほしいと思います。パワーが出る出る、とよろこんでいて、ドッカーンといっては大変です。

それに、金属皮膜抵抗が焼けなくても、半田は溶けますよね。



Re: フィン付き角型ダミーロード投稿者: 5F23製作中 投稿日:2009/06/07(Sun) 00:08 No.1316  

那須次郎さま

注意点のご指摘ありがとうございます。

おっしゃる通り、風の通り道が許容電力に影響するようで、当初400Wぐらいでハンダが溶け出す箇所が生じました。後ろに風を引く方式を取っているので、前方(風の入り口)より、後(風の出口)に近いところが温度上昇が大きく、ハンダが溶け出したので、金属メッシュの周波数補正板に厚紙を貼り付け、後方に行くほど通路を絞って風圧が増すようにしたところ1kWでも大丈夫となりました。
もうひとつ、ファンの近傍では風圧にムラ(ファン中心部は風圧が低い)があり、このあたりも考慮しています。

数時間単位での連続テストはやってませんが、少なくとも放熱フィンの付いていないMFJの缶入りオイルダミーよりは長時間に耐えるようです。それと、もし温度が上がる抵抗が有れば、相応のニオイが漂ってきますので、鼻センサーが働いて送信offにする手動安全装置が働きます。
4K ULTRAの豆球投稿者: かめ 投稿日:2009/05/19(Tue) 10:01 No.1297  
ウルトラファン さま
数日前にこのブログを見ました。チョット?遅かったです。
探しておられた球を少々持っていましたので、電圧が合えば差し上げたのに残念でした。私が持っているのは、SX6S(28V40mA)と言う物です。確かULTRAのアンテナ用の真空リレーは28Vだったように思いますが・・・そうだとすれば、低圧は28Vではないでしょうか?昭和40年代のコンピュータはランプがたくさん付いていて(多分点滅でアドレスを表示していた)、しきりに点滅していました。そこに使われていた物だと思います。そのコンピュータが廃棄になった時、保守部品で残っていたのを、もったいないからもらってきました。大昔の話です。
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このプログラムは KENT 氏の yybbs を xoops(PHP) に移植したものです
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