ポータブル電源におけるUPS機能とは？

ポータブル電源をUPS(無停電電源装置)として使いたい、という方向けの記事です。

UPSには大きく3つの電力供給方式があって、ポータブル電源ごとに採用方式が異なります。

「UPSやEPSがついているからこれでいいかな」とサラッと決めてしまってもいいのですが、より仕組みを理解してから用途に応じた製品を選んだ方が後悔が少ないかと思います。

ポータブル電源の利用をUPS機能をメインに考えている方向けに3つの方式を説明し、用途にぴったりな製品を選ぶヒントを提示できればと考えています。

ポータブル電源に搭載されるUPSの違いについて

UPS(無停電電源装置)機能には大きく3つの方式(オンライン・オフライン・ラインインタラクティブ)があります。

この項ではUPS方式の説明、それぞれの方式を採用しているポータブル電源をご紹介します。

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UPS(無停電電源装置)機能とは？

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UPS(無停電電源装置)とは、停電などの電源トラブルが起きた場合に、一定時間、機器に電力を供給する装置。装置内のバッテリーから電力を供給することで、電気機器を予期せぬシャットダウンから防ぐことができ、機器の損傷やデータの消失といった事態を回避することを可能にする。「Uninterruptible Power Supply」の略称。

• UPSは、停電や電圧低下時に継続的に電力を供給する装置
• 主電源が遮断されると、UPSは内蔵バッテリーに切り替わり、接続された機器に安定した電力を供給
• UPSは、電圧を調整し、電源サージやスパイクをフィルタリングします(形式による)
• データの損失や機器の損傷を防ぎ、ビジネスや冷蔵かなどの家電を中断することなく継続可能

まず、UPS機能の目的は「瞬時電圧低下・瞬時停電の対策、設備を安全に停止する」となります。

停電の主な原因は、雷(一番多い)・台風・大雪・地震など。

UPSが発動して、電力供給を維持するのはUPS機能ではなく、ポータブル電源本来の仕事になります。

守りたい機器によって、UPS方式とポータブル電源の容量・出力を考えていくのが良いですね。

どの方式にもメリットとデメリットがあり、ポータブル電源の容量や出力に合わせて異なる方式を採用しています。

ここでは、UPS（無停電電源装置）の3つの方式について、メリットとデメリットを簡単にご紹介します。詳しくは次項より順次解説をしています。

方式	長所	短所
オンライン	・最高レベルの保護と信頼性を敏感な機器に提供 ・バッテリーとAC電源の間の転送時間がないため、停電時に中断することがない ・電圧が安定・ノイズが少ない	・常時一定の電力ロスがある ・他の方式より高価 ・インバーターを常時稼働させるため、エネルギー消費量が増える
ラインインタラクティブ	・オンラインUPSと比較して、より手頃な価格 ・通常時パススルー出力のため電力ロスが少ない ・平常時にトランスを経由し電圧を安定させる ・停電だけでなく、ちょっとした電圧の乱れにも強い	・バッテリーとAC電源間の転送時間があるので、オンラインUPSほど信頼性がないかもしれません ・オフライン方式より大きく・重くなる傾向がある
オフライン	・3つの方式の中で最も手頃な価格 ・通常時パススルー出力のため電力ロスが少ない	・停電切り替え時に瞬断を伴う ・切り替え時に電圧変動がやや大きい ・電圧変動が苦手

文中に出てくる「商用電源」とは、壁のコンセントからの電気のことです

UPS オンライン方式・常時インバーター方式

メリット

• 停電切替え時に瞬断がない
• 電圧が安定・ノイズが少ない
• 大型集合住宅など電圧変動が大きい場所に向いている

デメリット

• 常時一定の電力ロスがある
• 基本的に高価

常にインバーターを通していて、緩衝材のような役割を果たしているため電圧が安定しているのが特徴です。

停電だけでなく、ちょっとした電圧変動にも対応します。

しかし、常にコンバーターとインバーターを稼働することになるため、交流⇄直流の変換に伴う電力効率の低下を避けることができません。

実際には、このオンライン方式は最も優れた方式と言えますが採用しているポータブル電源が少ないです。

UPS ラインインタラクティブ方式

メリット

• 通常時パススルー出力のため電力ロスが少ない
• 平常時にトランスを経由し電圧を安定させる
• 停電だけでなく、ちょっとした電圧の乱れにも強い

デメリット

• 停電切り替え時に瞬断を伴う
• オフライン方式より大きく・重くなる傾向がある

通常時はオフライン方式と同じく、バッテリーを介さずに電気機器に給電します(次世代パススルー充電)。

しかし、ラインインタラクティブ方式では途中にトランスを挟み込むため、商用電源からの電圧変動に対してある程度の耐性を作ることができます。

停電だけでなく、集合住宅などでの電圧変動に適応するのが大きなメリットです。

オフィス用途でのUPSはラインインタラクティブ方式で十分と言われています。

ポータブル電源でUPSを構築するならば、価格と性能のバランスが取れているこのカテゴリーから選ぶのがおすすめです。

今のところAnker社の製品しかありませんが、どちらも切り替えスピードは20msとなっています。

オフライン方式・常時商用給電方式

メリット

• 通常時パススルー出力のため電力ロスが少ない
• 作りがシンプルで安価・軽量

デメリット

• 停電切り替え時に瞬断を伴う
• 切り替え時に電圧変動がやや大きい
• 電圧変動が苦手

最大のメリットは、構造がシンプルなため、軽量・コンパクトかつ安価にUPSを構築できる点にあります。

また、通常時はバッテリーを通さないため電力ロスがないこともメリット。

通常時は次世代パススルー充電でバッテリーを介さずに電気機器に給電。停電時、バッテリーからの給電に切り替える際に瞬断が起きる点がデメリット。

とはいえ、家庭用パソコンであれば電源が落ちることはほぼないとのこと。

停電している商用電源側に逆流してしまうことを防ぐために、商用電源側を切り離す必要があります。

このタイミングで瞬断が起きます。この時にノイズや電圧変動が起きやすいと言われています。

ラインインタラクティブ方式との違いは、トランス(変圧器)を通さないため、停電以外のコンセントから受ける電圧変動に対応できない点です。

大規模な集合住宅や商業地帯では停電以外の電圧変動が起きると言われています。

まとめ

UPSの導入は、停電や電圧低下時に大きな安心をもたらします。主電源が途絶えた瞬間、UPSは内蔵バッテリーに切り替わり、接続機器に安定した電力を供給します。パソコンやサーバーなどの重要な機器を守り、突然のシャットダウンによるデータ損失を防ぐのです。

UPSは電圧の調整も行います。電力サージやスパイクをフィルタリングし、機器に安定した電力を届けます。これは家庭用電化製品の寿命を延ばし、ビジネスの中断を最小限に抑える効果があります。

選び方のポイントは、維持したい機器の消費電力量と必要な稼働時間です。長期の停電に備えるなら、増設バッテリーを追加できるタイプがおすすめです。拡張性のある製品なら、将来的なニーズの変化にも柔軟に対応できます。

以下の記事に信頼できる製品をピックアップしてます。よかったら参考にしてください。

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