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用語集

UPS (Uninterruptible Power Systems/Supply; 無停電電源装置)

2011年11月11日

UPS(Uninterruptible Power Systems/Supply; 無停電電源装置)は、停電をはじめとする様々な電源トラブルから、パソコン、サーバーなどのコンピュータ機器やネットワーク機器を守るための電源システムです。

諸外国に比べ日本の電力事情は非常に安定していますが、それでも、自然災害や電気関係工事等の影響で、停電以外に、瞬断(電源が一瞬途切れること)、過/低電圧、サグ/サージ(異常に高い電圧が瞬間的に発生すること)、電圧波形ひずみ、高周波ノイズ等の電源トラブルが発生することがあります。UPSを利用することにより、これらの電源トラブルを低減・防止することができます。

ちなみに、歴史的に交流出力と直流出力(※)のUPSを識別するために、交流出力のものをCVCF (Constant Voltage & Constant Frequency)と呼びます。また、停電対策だけでなく、文字通り「定電圧、定周波数」の高品質の電力供給を目的とする中規模以上のUPSのことを、こう表現する場合もあります。

※電気の伝わり方の違いを指し、使用する機器によって直流を使うものと交流を使うものがあります。一般的にIT機器を含め、ほとんどの機器は直流で動くと言われています。

UPSの構造

UPSは、一般的に蓄電部と電力変換部から構成されており、停電が発生したときには蓄電部から電力が供給され、停電以外の電源トラブルが発生した場合は、電力変換部の機能により機器を守ります。蓄電部は主にバッテリーであり、電力変換部は主に整流器(交流電力を直流電力に変換する装置のこと)とインバータ(直流電力を交流電力に変換する装置のこと)から構成されます。

UPSの種類

UPSは、給電方式の違いにより、「常時インバータ給電方式UPS」「常時商用給電方式UPS」の2種類に大別されます。

常時インバータ給電方式は、商用電力の状態に関わらず、常にインバータ回路に給電し、インバータにより、波形の安定した(交流)電力を出力します。この方式では、商用電力に生じる電源トラブルが直接機器に伝わることはなく、また停電発生時の運転切替タイムラグがありません。バッテリーの増設によりバックアップ時間を延長することも可能です。主に中規模以上のUPSに用いられる方式であり、価格も高価になります。

常時商用給電方式は、商用電力が正常な時には商用電力をそのまま機器に直接接続します。停電が発生した場合には、接続がインバータ側に切替えられ、バッテリーに蓄電されていた電力がインバータにより直流から交流に変換されて、接続機器に電力が供給されます。この方式では、停電が発生しない限りインバータを運転しないので省エネになります。低コストでの製造が可能なため、常時インバータ給電方式UPSと比較すると安価になります。但し、瞬電(電源が一瞬途切れること)などが発生した際のインバータへの切替タイムラグが5msec~10msecほどあるため、使用する際には、当該装置に接続する機器が対応しているかどうか注意を払う必要があります。一般的には、PC向けに分散配置 される小型UPSに用いられる方式です。通常時はインバータがスタンバイ状態にあるため、SPS (Standby Power System)とも呼ばれます。
 

UPSと発電機

UPSは、瞬時に起きる電源異常に対して素早く対応できるという点で大きなメリットを持つものですが、バックアップ時間は5分~せいぜい30分ほどにとどまるというデメリットがあります。したがって、長時間の停電に備えるためにはUPSと発電機(起動は遅いものの、一度起動されると長時間の稼働が可能な装置です)を組合せる必要があります。なお、この組合せには相性があり、発電機を導入する際には、サーバーのサプライヤーもしくはUPSメーカーのアドバイスに従った方がよいでしょう。発電機は高価であり、小規模データセンターでも億単位のコストがかかることがあります。

UPSのメンテナンス

UPSは設置したらそのまま放置というわけにはいかず、基本的に、適切なメンテナンスが欠かせません。例えば、常時インバータ給電方式UPSの場合は5年に1回程度、常時商用給電方式UPSの場合は3年に1回程度のバッテリー交換が必要です。その他に部品交換など、ユーザーとしてはメンテナンスに伴う諸費用も見込んでおく必要があります。

(文責:生島 輝男

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