地デジの同軸ケーブルをDC送電に使用したい

質問

屋根にソーラーパネル1～2枚を設置して、簡易的な太陽光発電を計画中です。
送電の設備がないため、地デジやBS用に既設しているF型ケーブル(S5C-FB)を使って、ソーラーパネルで発電した直流を屋内に取り込み、リチウムイオン電池と合わせて、パソコンなどのDC製品を使用する予定です。
同軸ケーブルで直流を利用する場合、安全な電流の範囲はどのくらいになるでしょうか？

経路の詳細は、(ソーラーパネルのケーブル)F型メス→F型オス(既設屋内 S5C-FB 10m)F型オス→屋根裏中継コネクタ→F型オス(既設屋内 S5C-FB 10m)F型オス→中継コネクタ(F型コンセント)→F型オス(S5C-FB 1m)F型オス→F型メス(チャージャーコントローラーのケーブルへ) です。

よろしくお願いします。

回答No.7

yucco_chan

#4です。

先ずお詫びです。BS用の電圧は、１５Vですね。タイプミスでした。

VHF用の配線を使って、分配器を通さずに電力伝送の専用ラインを作る。で良いですか？
ならば、わざわざ同軸ケーブルを使わなくても普通の電力配線は使用できないのでしょうか？

当初の質問から私が解釈した問題点
１．BS用のDC15Vが既に重畳されている。
２．分配器の電流容量が不明。（A単位の電流には絶えられないのではとの危惧）
３．F型コネクタの電流容量が不明。（A単位の電流には絶えられないのではとの危惧）
４．同軸ケーブルの電流容量。
５．同軸ケーブルの電圧効果により、質問者さんの意図する効果が得られないことの危惧。

質問者さんは４のみを気にされていたようでしたが、＃４では、1のみを指摘し、
実現不可能としました。
が、４以外を回避したとして、改めて４に回答すると、
同軸ケーブルの芯線のみの太さからすると、許容電流は、約７Aになります。

８０Wの太陽電池の出力電流は、俗に言う１２V系の３６セルのものであれば、
最適出力電圧（８０W出力する時の電圧）は、１８V弱、最適出力電流は、約４．４Aに
なります。
１２Vのバッテリーに充電する場合は、その４．４Aが２～３％程度上がり増すがが誤差の範囲です。
８０Wの太陽電池が８０W発電するのは日本では数時間しかない事と、８０W以上発電することも
あるが、電線の許容電流にはマージンがあるとすれば１２V系の８０Wのパネルは
2枚まで並列接続できることになります。
５の電圧効果は、太陽電池の最適動作電圧（１８V弱）とバッテリー電圧（１４V強）の
差電圧まで許容できます。
＃６さんの21.1Ω/kmから許容範囲かどうか計算してください。
ぎりぎりだと夏場は少し効率が落ちますが。。
太陽電池の最適動作電圧（１８V弱）は、太陽電池セルが２５℃の時で、約－２ｍV／℃の
温特を持ちます。
夏場に６５℃まで上昇したとすると（頻繁に起きます）最適動作電圧は、１８V弱から
２．８８V下がります。
要は、太陽電池の最適出力電圧が約１５Vになりますので、多分、電圧降下が許容できなく
なると思います。
これは、プロの設計ならNGですがアマチュアの遊びならOKだと思います。
言い方を変えると、夏場に太陽電池の能力を１００％生かせないけどアマチュアだから問題ないよね
って事です。

次に、ヒューズは基本的に不要です。
なぜなら、太陽電池は、基本的に定電流源であり出力をショートさせても最適出力電流の
１０％増し程度の電流しか流せないからです。
ヒューズを入れる目的は、配線のショートなどの異常が起きた時に配線が燃える事故を
防ぐためにありますが、ヒューズは、定格の１２０％の電流で切れてはいけないとJIS規格で
決まってますので、太陽電池は、前述のようにショートさせても定格の１１０％程度しか
電流を流す能力が無いので、ヒューズで保護する意味がありません。

ヒューズが必要なのは、バッテリーからの電流経路です。
が、もしチャージコントローラが壊れても、バッテリーから太陽電池への電流は、僅かなので
燃えるなどのトラブルをヒューズでは保護できませんし、保護する必要がありません。

回答No.6

m_and_dmp

富士電線のスペックによれば、S5C-FBの内部導体の直径は1.05mm、直流抵抗は21.1Ω/km(100mで2Ω）、絶縁耐力は1000V/1分とあります。

同軸ケーブルを直流伝送に使う場合のポイントを二つ申し上げます。
一つは安全電圧と電流もう一つは電圧降下です。

絶縁体力は電力ケーブル並みにありますので、200Vの電圧で使用して問題はありません。
直径1.05mmを断面積に直すと、0.86mm2になります。これは、30芯の電源コードよりやや大きいので安全電流は15Aくらいと考えていいと思います。

ソーラー電池1枚当たり80～180W、15V換算で5.3～12Aなら安全電流、安全電圧の観点から問題はありません。2枚になると最大電流が24Aになりますので絶縁体の発泡ポリエチレンが熱で溶けるおそれがあります。

つぎにケーブルの電圧降下ですが、ケーブルの長さが100mあったとして、内部導体の直流抵抗が2Ω、外部導体の直流抵抗は不明（スペックに載っていない）なので、仮に外部導体の直流抵抗をゼロとすると、2Ω、外部導体の直流抵抗を内部導体と同程度と考えると、往復4Ωになります。多分実際はその中間値だと思います。長い同軸ケーブルがあったら、テスターで測定してみてください。
そこで電圧降下の観点からどの程度の電流を流せるか考えてみます。
同軸ケーブルの屋内側をショートしたとき、電池の電圧が15V、直流抵抗が2Ω～4Ωなので、電流は7.5A～3.25Aになります。いくら頑張ってもこれ以上の電流は流れないということです。
ケーブルの電圧降下を電池電圧15Vの20%まで許すとして（かなり緩いスペックです。）　15V×0.2=3Vですので、流せる電流は3V/2Ω=1.5A～3V/4Ω=0.75Aとなり、ソーラー電池の性能を全く使い切っていません。
ケーブルの長さが10mなら、電流は上記の10倍までいけますので、まずまず使えると思います。
実際のケーブルの長さにあわせて計算しなおして下さい。S7C-FBを使えば直流抵抗値がS5Cの半分ですので、より大きい電流を流すことができます。

今回は同軸ケーブルを直流伝送専用に使用するので問題はありませんが、一般に同軸ケーブルをRF信号と直流伝送に使う場合、直流とRF信号を混ぜる回路と分離する回路が必要です。これはコイルとコンデンサでできている簡単なものですが、ブースターに直流を送る程度のものはこの回路の許容電流はせいぜい1A程度のものなので、流用することはできません。

回答No.5

Bitoon

同軸ケーブルはテレビの受信以外にアマチュア無線などで送信にも使います。　一般的な太さの 5D、5Cタイプで 高周波電流 200W程度は普通です。　まして直流電流、太陽パネル程度の電流なら全く問題無いです。　同軸を使わなくて電線の短絡の防止にヒューズは常識的に接続するでしょうし　太陽パネルには逆流防止のダイオードなども入っていますので問題無いです。　細い線は抵抗値が上がりますので　出来るだけ太い線がお勧めです。

お礼

ありがとうございます。

1.2GHz帯の無線用に損失の少ない12D-FBケーブルを使っていたことがありましたので、その時の太い芯線と、AC100Vの単線が結びつき、DC程度なら送れないかと考えました。
しかし、5Cの芯線ではなんとなく頼りなく、コネクタもたくさん経由することから、質問させていただきました。
ヒューズがあればとりあえずは安心できるかなとも思います。
太陽光パネルの出力は、安価なものを1枚取り付けた場合は80W、高効率のパネルを2枚取り付けた場合360Wになる予定です。

回答No.4

yucco_chan

結論から言いますと、質問者さんが考えられている電力伝送はできません。

なぜなら、アンテナケーブルには既に、DC5V（BSアンテナ用）が重畳されているからです。

お礼

ありがとうございます。

既設の同軸ケーブルが、U/V/BSの３本に分かれていて屋根裏のブースターまで来ていました。そのうちのVHFのケーブルを使用します。
そこから、バッテリーがある某部屋に通じている既設の同軸ケーブルを(分配器から外して)中継コネクタで直結しますので、送電専用で使用できます。
※某部屋の壁面のF型コンセントは電流通過型に変更しました。

回答No.3

mrkato

同軸ケーブルは、電力用の設計をしていません。
さらに、すでに電力と高周波の相乗りとなっていますから駄目です。

新たにコードリールなどで市販されてるキャプタイヤＡＣケーブルを、
風振動や雨水などの劣化対策しながら敷設するのが実用的です。
２芯でいいです。その被覆の白黒で極性は、ちゃんと判ります。

確かにＢＳ／ＣＳのアンテナ（マイクロ波を低く変換し通すための）
では直流１５Ｖ，１Ａ未満の電流を逆送りしているのですが、
絶縁材の構造も大きさも、電力が掛かったときの発熱は無考慮です。

そこそこの太陽電池であっても自動車電源並みの電力を得られると
仮定したら、早晩スチロール樹脂な内部絶縁が融け、火災を起こします。

お礼

ありがとうございます。

ソーラーパネルの出力は、メーカーによって異なり1枚当たり80～180Wです、同軸ケーブルは余っているものを送電だけに使用します。(15V換算ですと、5.3～12A)
おっしゃるように専用のケープルを引き込めば実用的でいいのですが、BSアンテナにDCが流れていて電流通過型の分配機があることなどから、1枚程度のソーラーパネルの送電なら既設の同軸ケーブルを使えないかと考えました。でも、ちょっと無理がありそうですね。

回答No.2

misawajp

知識不足が心配ですが
電圧が12V程度までならば　最悪ケーブルを溶かす程度で済むでしょう

ケーブルに流せる電流は　いくつかの要素で決まります
温度上昇：ケーブルの抵抗による発熱でケーブルの温度が規定以上にならない電流　：　放熱の影響が大きいので　敷設状況に大きく依存
電圧低下：ケーブルの抵抗による電圧降下をどこまで許容するかで決まる　　ケーブル長が長いほど、電流が大きいほど電圧降下が大きくなる

さらに　ケーブルの構造等で使用できる最大電圧が決まります

電圧電流にはコネクタも大きく関係します　　F型コネクタは　電力（電流・電圧）が考慮されていません

ですので　質問の構成では発電電圧　15V　最大電流0.3A程度でしょう（BSコンバータやブースタの給電電圧電流までは問題ないはず)

それ以上は　ケーブルやコネクタが熔けたり火を噴くことを覚悟してトライしてください

電線メーカのサイトに　普通の電線の抵抗値、許容電圧・電流のデータが公開されています
同軸ケーブルも芯線径等のデータも公開されています
それらのデータを参考にして電圧降下等を試算してください

お礼

ありがとうございます。

ソーラーパネルの出力は、メーカーによって異なり1枚当たり80W～180Wです。
ケーブルやコネクタが熔けたり火を噴くのは嫌ですね…

回答No.1

nerimaok

http://www.bwt.jp/wiki/index.php?%C6%B1%BC%B4%A5%B1%A1%BC%A5%D6%A5%EB%A4%CE%C2%D1%C5%C5%CE%CF
これはRFの場合なんで、DCだったら5Cケーブルで1Kや2Kだったら問題無い範囲だとは思います。

アンテナの信号と重ねたりしませんよね? BSやCS、後はブースターなんかのために同軸にも電力乗せてますから、分離するのは大変です。

お礼

ありがとうございます。

幸い同軸が(U/V/BS)3本敷設されていましたので、そのうちの１本を送電専用に使用します。
高周波では周波数が低いほど余裕がありそうですね。
低周波のACやDCの場合どうなるのか気になるところです。