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UPS(無停電電源装置)の用語の解説と選び方 まとめ

投稿日:2017年12月21日 更新日:

無停電電源装置の用語と選び方について、まとめます。

UPS って何?

停電になったときに、バッテリーから電気を流し続ける装置です。動作中に電源が途絶えて止まると困る機器(パソコンやサーバー)を守るためにつけるものです。

UPSは、Uninterruptible Power Supply の略です。直訳すると、「中断しない電源供給」です。日本語では、「無停電電源装置」と呼びます。

昔、パソコンに使われていたHDD(ハードディスクトライブ)は、動作中に電源が落ちるとデータが壊れて、読めなくなることが良くありました。さらに、HDD自体が壊れて使えなくなることもありました。だから、仕事で使うパソコンには、必ず無停電電源装置を付けるようにしていました。(ups)

UPSの種類(電源の切り替え方式の違い)

停電が起きて100Vの交流が止まった時に、内蔵バッテリーに切り替えて、電流を流し続ける時の電源の切り替え方法で、3つに分けられます。

常時商用給電方式

2万円以下の無停電電源装置は、この常時商用給電式です。

通常は、コンセントからの100Vをそのまま直結で出力しています。

停電になったときは、停電になったことを回路で検知して、内蔵バッテリーからの電気の供給切り替えをします。機械的なリレーなのでカチッと切り換わります。この切り替えの時間が、どうしても長くなります。そのため、瞬間的に通電しない「瞬間停電」を起こしてしまいます。

「瞬間停電」を防げない仕組みなので、パソコンの電源によっては、瞬間停電に耐えられず電源が落ちたり不安定になることがあります。(shoyo)

常時インバータ方式

絶対に止まってはいけないサーバーなどにつながれる業務用の無停電電源装置は、この常時インバーター式を採用しています。安定した電流と電圧を供給できる理想的な無停電電源装置です。

100Vの交流を直流に変換して、バッテリーの充電、バッテリーからの出力を直流/交流変換回路を通して出力しているので、停電や電圧降下が起きても、出力電圧や電流にまったく影響がないので、瞬間停電を起こしません。

交流を直流に変換して、さらに直流から交流に変換する(DC/ACコンバーター、インバーター回路)という2回の変換回路を通るので消費電力が大きくなります。回路からの熱もでるのでエネルギー損失が大きく、UPS本体が大きく重くなってしまう欠点があります。

一般家庭では、本体が大きくて場所を取るし、ファンの音がうるさくて、電気も食うので使われません。それに、非常に高価です。(inverter)

ラインインタラクティブ方式

常時商用給電方式と常時インバーター方式の欠点を補うようなものが、ラインインタラクティブ式です。

通常は、コンセントから供給される100Vの電圧をそのまま通します。電圧降下を回路で検知すると、瞬時に内蔵蓄電池からの直流を交流に変換して100Vを維持するように供給します。(自動電圧調整機能:AVR機能)

多少の電圧降下はありますが、完全に電流が途絶える瞬間停電をしないようになっています。価格も3万円前後から買えるようになってきています。(line)

出力が直流か交流か?

UPSには、バッテリーの直流をそのまま出力するタイプとバッテリーの直流を交流に変換して出力するタイプがあります。

通常は、供給される交流と同じにする、交流出力方式です。それを、CVCF(Constant Voltage Constant Frequency)と言う表記をするものがあります。

出力(つなげられる最大ワット数)

出力容量

UPSにつなげられる機器の最大消費電力(W、VA)をチェックしましょう。

もっとも売れている出力容量は、500VA / 350W タイプです。

つなぐ機器の VA、W の計算

消費電力 W = 電圧 V × 電流 A

 W= V×A= VA

パソコン本体 100V / 3A なら、300W

ディスプレイ 45W なら、45Wとして足し算して 合計345Wなので、500VA / 350W仕様のUPSでOKです。

PowerMac G5の800Wのような消費電力の大きなパソコンに、500VAのUPSをつなぐと容量オーバーで警告のビープ音が鳴りますよ。

この対応できる最大消費電力が大きければ大きいほど、内蔵されている蓄電池のサイズが大きく、数も増えるので、UPSは大きく重くなって、価格も高くなります。

一般家庭のパソコンユーザーなら、500VA / 350Wのものが、種類も多く、コスパも良いのでおすすめです。

PS4 Proユーザも、UPSはこの500VA / 300Wタイプをテレビとセットでつなぎましょう。

出力コンセントの数

無停電電源になるコンセントの数をチェックしましょう。

一般的な2通りのコンセント

APCというメーカのUPSの背面です。

「BATTERY BACKUP」と黄色のワクで囲まれたコンセントが3つついています。この3つは、停電になっても、交流を出力できるコンセントです。

「SURGE ONLY」というワクで囲まれたコンセントは、3つ付いていますが、これは単純に、ACタップと同じで、停電になったら、そのまま停電してしまうコンセントです。それでも、雷による過大電流(サージ電流)から守るコンセントになっています。

我が家の敷地内にある電信柱に落雷したときは、このサージカット機能のおかげで、パソコンなどの機材の全滅は免れました。

出力交流波形

UPSの鉛蓄電池に蓄えられている電気は、12Vの直流ででてきます。それを元の100Vの50Hz / 60Hzの周波数の交流に戻す「DC/ACコンバータ回路」がついています。

ところが、安物の直流から交流変換のコンバーター(インバーター)回路は、正弦波にできずに、矩形波として出力するものがあります。

矩形波と正弦波

正弦波(せいげんは)の例をあげます。

60Hzの正弦波の例

これは、波形発生装置で、5V 60Hzの正弦波をアナログオシロスコープで表示してみました。

UPSのバックアップ用コンセントからでてくる電圧は、縦軸のマス目一つが20Vで、5つのマス目を行き来する100Vの正弦波になります。

次に、矩形波(くけいは)の例をあげます。矩形波は、方形波とも言います。

5V / 6KHz

60Hzの矩形波はちらついて、デジカメで綺麗に撮れないので、100倍の6KHzで表示してみました。

矩形波は、単純に+と−の電圧の電気を流しているだけです。滑らかにしていないので、つないだ先の機器の電源が、整流(直流に変換)できないことも良くあります。そのため、トラブルになりますから、UPSは正弦波を出力できるものを選びましょう。

入力電源と周波数

日本のコンセントの電源は、100Vの交流です。電圧は、100〜110Vで、東日本では100V、西日本はやや高めの105〜110Vです。

交流の周波数は、東日本が 50Hz、西日本が60Hzです。

海外の電化製品をそのまま使う人は、47Hzや63Hzなどのものが必要になることがあります。

バッテリー性能

UPSには、密閉型の鉛蓄電池が入っています。その蓄電池が満充電になるまでの時間が長いものは、断続的に停電が起きたときに対応できないことがあります。

バッテリーの期待寿命

UPSにある鉛蓄電池は、熱い環境に長く置かれると早く劣化します。

期待寿命は、20度以下という寒い環境で、月に数回動作するような(バッテリーを放電する)使い方をした時に、何年持つか?というものです。一般家庭での使用を考えた時、夏場の気温を考えると、期待寿命よりも短くなることも十分考えられます。

ただし、停電になることは、夏〜秋の台風や落雷による停電や、冬場のドライヤーなどの使いすぎでブレーカーが落ちるくらいしかないので、バッテリーを放電してしまうような停電は、想定より少ないと思います。

家庭用のUPSの主なメーカー

私も愛用している三社の製品を紹介します。

APC(エーピーシー)

日本で、最も人気のあるUPSのメーカーです。私も歴代を14台使ってきました。価格も1万円台で買えますからね。

常時商用給電方式です。瞬間停電がありますので、パソコンのATX電源のコンデンサが弱ってきたモノは、このUPSのバッテリーの劣化が進むとトラブルになります。

長く、使ってきたので、その劣化の仕方とか、勝手がよく分かっているので愛用しています。

場所的にホコリだらけになる

中の鉛蓄電池が12V / 7.2Ahでよく使われているものなので、扱いやすいという点があります。

白のボディでしたが、最近のモデルは、黒になりました。

シュナイダーエレクトリックという名前でOEMで売られています。Smart-UPS 750 というタイプは、ラインインタラクティブ方式です。(apc)

オムロン(OMRON)

日本の京都の電気機器メーカーです。産業用電源メーカーとしても有名ですね。一般家庭用のUPSも、APCに対抗して安いモデルがでてきたので、今は、こちらがおすすめです。

丁寧なスペック表示が良い

私も最近は、オムロンの常時商用給電方式の安い方を買っています。

少し高い(といっても数千円の違い)ですが、ラインインタラクティブ方式も3万円で買えます。

CyberPower(サイバーパワー)

コスパの良いUPSメーカーで、高性能で格好が良いので、私も使っています。

ブラックボディでロゴがカッコイイ

起動時に、1KWの電力が必要な PowerMac G5やPowerMacを安定させるには、1200Wという大容量のUPSが必要でした。CyberPowerのUPSはコスパが良かったので、日本でのデビュー当時から、我々のようなMacのヘビーユーザには人気でした。

液晶表示もあって安かったから

このサイズだと、鉛蓄電池は二個搭載します。

ラインインタラクティブ方式でも、オムロンより安いんです。だから、信頼のOMRONか、コスパのCyberPowerか?の二択になって、APCを買う人が少なくなりました。

特に、CyberPower の「正弦波出力&ラインインタラクティブ型UPS」は、1.3万円でAmazonで売られています。私も、今後は、CyberPowerが第一選択になります。

まとめ

UPSの記事を書くための、用語解説のためのページです。アンカーで参照するために作りました。

順次、修正、図の挿絵などをしていきます。

ハイエンドのデスクトップパソコンを使う人は、UPSは必須でしょう。とくに、4,5台のHDDを使ったRAIDシステムで、大容量の高速な読み書きをするストレージを使っているユーザは、瞬間停電によるデータクラッシュの損失は半端ないと思います。UPSは、日頃のバックアップとそれ以上の保険です。

「UPSのウンチクをロクに語れないのに、エラそうにガジェット云々を語るな」と私は言っていました。しかし、今はバッテリー内蔵のノートPCしかもっていない人が増えたので、UPSが必要な人がいなくなりました。

ストレージがHDDから、フラッシュメモリーのSSDにかわり、Windows 10やmacOSのファイルシステムが良くなったので、途中で電源が落ちても、データが壊れたり、ストレージ自体が壊れることもなくなりました。

UPSが〜 なんて言う人は、爺、婆ばっかです。

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  • この記事を書いた人

S爺

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