UPS無停電電源装置とは
UPS無停電電源装置とは、停電などにより電源障害が生じた際に負荷機器に一定時間だけ電力を供給する機器です。
UPSはUninterruptible Power Supplyの略で、日本語では無停電電源装置と訳されます。一般的に電力送電網の停電は数秒～数分の場合が多いため、UPSを使用することで機器の停止を回避できる場合が多いです。
また、コンピュータなどの電子機器は突発的に停電すると、故障したり内部データが消えたりする危険があります。UPSを接続することで電源トラブル時に電子機器を安全にシャットダウンできる時間だけ電力を供給します。
UPS無停電電源装置の使用用途
UPS無停電電源装置は重要なコンピュータや通信機器を有する場合に使用されます。以下はUPSの使用用途一例です。
- パソコンやOA機器
- ネットワーク機器
- 店舗におけるPOS端末や顧客情報端末
- 防犯・防災関連機器
- ATM端末やオンライン端末
- 放送機器や電装機器
UPS無停電電源装置と電源管理用ソフトウェアを組み合わせて使用する場合もあります。これらのソフトウェアによって停電時に機器を自動で安全にシャットダウンしたり、自動起動したりすることも可能です。
UPS無停電電源装置の原理
UPS無停電電源装置は一般的に、以下の回路から構成されます。
1. コンバータ
コンバータは交流電力を直流電力へ変換する装置です。電力会社から供給される電力は一般的に交流であるのに対し、バッテリーの電力は直流です。バッテリーの電力を商用電源と連系させるために、コンバータで一度直流へ変換します。ダイオードブリッジなどで交流を直流へ変換した後に、コンデンサーで平滑化する仕組みが一般的です。
2. インバータ
インバータは直流電力を交流電力へ変換する装置です。コンピュータの多くは交流電力を入力する機器が多いため、コンバータによって直流電力を交流電力へ変換します。IGBTやサイリスタを4～6個使用して、スイッチングすることで交流へ変換する装置が一般的です。
3. バイパス回路
バイパス回路はインバータやコンバータを介さずに、直接商用電力を供給する回路です。インバータやコンバータの故障によって停電してしまっては本末転倒のため、その場合はバイパス回路で商用電力を送電します。また、普段はバイパス回路で給電し、停電時のみバッテリーから給電するUPSも販売されています。
4. バッテリー
バッテリーはUPSの電力を貯蔵するための部品です。普段はコンバータの電力を用いて充電されており、商用電力が遮断された場合にインバータへ電力を給電します。UPS無停電電源装置用のバッテリーは、MSE型とUPS専用型の2種類です。MSE型は比較的サイズが大きく、主に大容量のものに用いられます。UPS専用型は省スペースで設置が可能です。供給量は一般的にMSE型の方が大きいです。
バッテリーは経年で充電容量が低下し、80%を下回った場合は交換が推奨されます。専門的な知識がなくても交換できる製品がほとんどです。多くの機種ではLEDランプでバッテリーの劣化を知らせる機能が備わっています。
UPS無停電電源装置の種類
また、UPSには給電方法に応じて以下のような種類があります。
1. 常時インバータ給電方式
商用電力の状態によらず、インバータを経由させる方式です。通常時・停電時のいずれの状況においても、インバータによって給電します。電力送電網からのノイズや突発過電圧を回避することができるため、常に安定した電力を供給することが可能です。
2. ラインインタラクティブ方式
通常時は商用電力から電力を供給すると同時に、インバータを介してバッテリへの充電も行う方式です。通常時でもインバータへの給電がされているため、切替え時間は常時商用給電方式よりも短いのが特徴です。
3. 常時商用給電方式
通常時は商用電源からそのまま給電し、停電時はバッテリからのインバータ給電に切り換える方式です。通常時はインバータが停止していることから省電力なシステムであり、小型で低価格というメリットがあります。一方で、給電の切替え時に、数ms程度の瞬断が発生するため、安定性の求められる機器への接続には不向きです。
UPS無停電電源装置のその他情報
UPS無停電電源装置の耐用年数
UPS無停電電源装置は耐用年数があり、一般的には5～7年程度で交換が必要です。これは内蔵される電解コンデンサの寿命が8年程度のためです。また、温度が高い環境で利用すると耐用年数が短くなるため、定期的な点検も欠かせません。
参考文献
https://www.fujielectric.co.jp/products/power_supply/ups/aboutups/
https://www.nipron.co.jp/pdf/cyclopedia/chapter4/4-3.pdf
https://cyber.apc.co.jp/faq/003131.html
https://www.a-nett.info/blog/2020/01/gsups.php
https://socialsolution.omron.com/jp/ja/products_service/ups/support/faq/ups/a_select_150701a.html
https://www.fujielectric.co.jp/products/power_supply/ups/ups_battery/