技術士二次試験対策『無停電電源装置』
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【概 要】
無停電電源装置（UPS：UninterruptiblePower System)は停電や瞬時電圧低下など、商用電源に障害が発生した際に蓄電しておい電気エネルギーを使って、重要設備に安定した電力を供給する電源装置である。
この特徴から高い付加価値を持つデータや設備保護用、公共性の高い放送用、病院の医療用などの電源として多く用いられている。
技術士試験においても、災害などの対策案として無停電電源方式は、活用できるため、各方式の概要くらいまでは要チェックです。
《主要な給電方式》
UPSの給電方式は主に3種類が普及している。
・無瞬断タイプの「常時インバータ給電方式」
・コスト面に優れるが停電時に瞬断が発生する「常時商用給電方式」
・両者の中間的な方式である「ラインインタラクティブ方式」
《各方式の特徴》
常時インバータ給電（オンライン）方式
交流入力をいったん直流に変換し、常にバッテリ充電しながら、インバータによって安定した交流に再変換し、電力を供給する。常時バッテリが給電ラインに入っているため停電時も無瞬断で電源供給ができる。
(長 所)
・無瞬断で安定した電源供給
・常に正弦波出力を継続
・ノイズやサージの吸収効果が高い
(短 所)
・コストが高い
・常時一定の電力ロスがある
常時商用給電（オフライン）方式
通常は交流入力を出力(赤ライン)し、停電や過電圧が発生すると瞬間にバッテリからのインバータ給電に切り替える。(黄色ライン)出力波形は正弦波と矩形波の2種類ある。回路が切り替わるため、瞬断が発生する。
(長 所)
・シンプル・コンパクトで低コスト
・電力ロスが少ない
(短 所)
・停電切り替え時に瞬断を伴う
・設定範囲内の電力変動は補正しない
ラインインタラクティブ方式
通常時はトランスのタップ切り替えやフィルタでノイズ除去や電圧変動に対応するが、一定の変動以上を検知するとバッテリラインに切り替わる。
(長 所)
・比較的シンプルで低コスト
・電力ロスが少ない
・トランスによる電圧調整機能がある
・フィルタを入れることでノイズ除去ができる
(短 所)
・停電切り替え時に瞬断を伴う
・電圧変動の多いとバッテリの消耗が早くなる
【コメント】
自然災害や特殊機器を取り扱う場合を想定した問題が毎年のように出題されていることから、UPSはその対策として重要です。
3つの給電方式と略図、代表的な特徴は、解答できるように準備しておくと良いと思います。
《引用・参考資料》
https://www.yutakadenki.jp/products/340_ups_diff.html
https://www.meidensha.co.jp/products/energy/prod_06/prod_06_04/index.html
https://www.apc.com/jp/ja/faqs/FA53100/