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最適な UPS トポロジーを選択します

UPS トポロジーとは何ですか。無停電電源装置(UPS)のさまざまなトポロジーを検討する場合は、予算を念頭に置いて、環境とサポートする機器のニーズを比較検討することが重要です。UPSの種類と選び方についてご紹介します。

UPS トポロジー 101

最適な 無停電電源装置を選択する場合、 特定の用途では、1 つのサイズですべてに対応できるとは限りません。UPS のトポロジーによっては、電力インフラに適したものがあり、最適なものを決定するには、さまざまな要因に左右されます。UPS の設計の種類を理解することは、重要な機器やプロセスを電源障害から適切に保護するための重要なステップとなります。3 つのプライマリ UPS トポロジーは、スタンバイ(オフラインとも呼ばれる)、ラインインタラクティブ、およびオンラインです。3つともUPSに接続される機器の入力電圧要件を満たすことができるが、その結果を得る方法、およびバッテリーへの要求の頻度と持続時間に違いがある。

ラインインタラクティブ UPS とオフライン UPS の比較に関する考慮事項を示します

適切な UPS トポロジーの選択は、主に環境、予算、保護する機器の感度のレベルの 3 つの要因によって異なります。最近のIT電源は様々な電力品質問題に耐えられるように作られているため、様々なUPSトポロジーが電力損失や電気系統の障害からある程度保護することができる。

スタンバイ UPS トポロジー

最も費用対効果の高いトポロジーであるスタンバイUPSは、入力電圧の低下や停電の際にサージ抑制とバッテリーバックアップを行います。このタイプのシステムでは、 継続的なサージ保護を提供しながら、設備を電力会社の電源からオフにして、電圧の低下や停止時にバッテリーモードに切り替えることができます。スタンバイトポロジーは、小規模オフィス/ホームオフィスおよび POS アプリケーションに最適で、LCD モニター、ドッキングステーション、モデム、ルーターなどの機器を確実に保護します。このトポロジーの主な利点は、小型でシンプルな設計、低コスト、使いやすさ、および高効率です。「Eaton スタンバイ UPS」を参照してください。 
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ラインインタラクティブ UPS トポロジー

信頼性と効率性に優れた設計により、ラインインタラクティブ UPS トポロジーは 10 kVA 未満の負荷をサポートするために最も広く使用されています。サーバー、スイッチ、ストレージなどの分散型IT機器に最適なUPSで、必要に応じて商用電圧を昇圧または降圧して電圧を積極的に調整し、保護対象の負荷に電圧を渡します。ラインインタラクティブ UPS モデルは、さまざまな形状とサイズが用意されています。高いエネルギー効率、信頼性、小型、中程度のコスト、低電圧または高電圧条件を修正する機能を備えているため、多くの用途に適しています。Eaton のラインインタラクティブ UPS をご覧ください。 
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ダブルコンバージョンオンライン UPS トポロジー

オンラインUPSトポロジーは、高速な電力品質障害をもフィルタリングする能力を持ち、非常に敏感な負荷に最適な保護を提供し、電力品質の悪い環境での使用に理想的です。他のトポロジーとは異なり、オンライン UPS はバッテリーへの転送時間をゼロにします。設計が複雑であるため、オンライン UPS の価格は通常、スタンバイまたはラインインタラクティブ UPS の価格よりも高くなります。 オンライン UPS では、AC から DC に変換して AC に戻すことで、ユーティリティ電力からの電圧出力を再生成し、高感度の IT 機器、PLC 電源、ICE キューブリレー、およびその他の高感度電子機器に最適です。  Eaton のダブルコンバージョンオンライン UPS 製品をご覧ください
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電源インフラストラクチャに最適な UPS トポロジーについて質問がありますか?

違いは設計にあります

すべての UPS にはインバーターが搭載されていますが、DC電源をAC電源に変換する役割を果たします。つまり、各トポロジーでは動作が少し異なります。 

スタンバイ UPS

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設計上、 スタンバイ UPS は、ユーティリティ電力の損失時または電圧の大幅な低下時にバッテリーバックアップが必要な場合にのみインバーターをオンにします。この場合、ユニットはバッテリーへの切り替えに短時間の遅延が発生します(通常は 10 ms 以下)。これは、モニター、ドッキングステーション、モデム/ルーターなどの機器で簡単に許容できます。ただし、このトポロジーはハイエンドワークステーション、サーバー、スイッチ、およびストレージ負荷には推奨されません。これは、バッテリーモードでは、スタンバイ UPS のインバーターがシミュレートされた正弦波電圧出力(方形波とも呼ばれる)を生成するためです。一部の最新のコンピュータおよびIT電源装置はこの方形波電圧では正常に動作しないため、正弦波出力を備えたラインインタラクティブ UPS は、このような負荷に適しています。

ラインインタラクティブ UPS

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ラインインタラクティブ UPS では、UPS は、正常に動作しているときにフィルタされたユーティリティ電圧を負荷に渡し、入力周波数の不良または入力電圧が修正可能な範囲外になったためにのみバッテリーモードに切り替えます。この設計では、ライン・フィルタリングも行い、多くの場合、入力電圧の変化に応じてトランスのタップを調整することで電圧を調節しています。一部のラインインタラクティブ UPS は、バッテリーモードで純粋な正弦波出力を提供します。これにより、現在のサーバー、スイッチ、およびその他のIT機器に搭載されている Power Factor Corrected(PFC;パワーファクタ補正)IT 電源との互換性がさらに広がります。その結果、このトポロジーは、分散したほとんどのITおよびビジネス負荷に対して適切な保護を提供します。この保護は、UPS の転送時間が10 ms以下になることを許容するように設計されています。ただし、低コストのラインインタラクティブモデルの中には、スタンバイユニットのような正弦波出力をシミュレートしたインバーターに依存するものがあり、ホームオフィス機器や周辺機器の感度が低い場合に適しています。

オンライン UPS

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ダブルコンバージョンモードで動作するオンライン UPS では、整流器とインバーターを経由して電力が流れます。インバーターはバッテリーを充電し、AC から DC に電力を変換します。また、パワートレーンから独立した整流器により、ほとんどのダブルコンバージョン UPS <10 kVA でバッテリーを充電します。このようにして、接続された機器に電力が継続的に供給され、電力の異常をフィルタリングして、電力会社の電力モードとバッテリーモードの間の転送時間をゼロにします。インバーターは常に負荷に出力するために動作しているため、このトポロジーでは、電力会社の入力電圧と周波数の変動に対して広い許容範囲を提供しながら、良好な出力電力品質を維持しながら 、ユニットがバッテリーモードになることを防止します。また、ダブルコンバージョン UPS は、スタンバイおよびラインインタラクティブ UPS の内蔵サージ保護によって捕捉されないサブサイクル電圧異常をフィルタリングすることもできます。

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UPS トポロジーがバッテリー寿命に与える影響を示します

オンライン、オフライン、およびラインインタラクティブ UPS の違いは、トポロジーのバッテリー寿命にも明らかです。電池の寿命は、使用頻度や極端な低温・高温環境など、さまざまな要因に影響されることに留意することが重要です。UPS の鉛酸バッテリー(VRLA)は、通常 3~5 年の寿命とされていますが、バッテリーへの頻繁な移し替えや高い周囲温度により、バッテリーの期待寿命が短くなり、バッテリーの定期交換の必要性が高くなることがあります。

スタンバイUPSは、商用電圧の低い環境に設置するとバッテリに切り替わることが多いため、ラインインタラクティブUPSを使用する場合よりもバッテリの交換頻度が高くなる場合があります。電圧の変動が大きくなると、オフラインのUPSはバッテリーに頼るようになる。

ラインインタラクティブ UPS では、自動電圧調整(AVR)変圧器を使用して異常電圧を補正することで、低電圧および過電圧状態での過剰なバッテリー使用を防止します。一部のラインインタラクティブ UPS は、 Eatonの ABM テクノロジなどのスタンバイ UPS よりも高度なバッテリー充電および管理スキームを備えています 。これにより、バッテリーの寿命が延び、バッテリー障害の早期警告が提供されます。また、一部のラインインタラクティブ UPS では、外部バッテリーパックを追加することで、より長い稼働時間を実現できます。

オンライン UPS は、ユーティリティ電圧が極端に低い、高い、または完全な電力損失が発生した場合にのみバッテリーから電力を供給します。これにより、高価で頻繁なバッテリー交換の必要性が低下する可能性があります。オンラインモデルの多くは、上位のラインインタラクティブ機と同様のバッテリーマネジメント方式を採用し、バッテリー駆動時間をさらに延長しています。さらに、オンラインUPSは、いくつかのラインインタラクティブ設計のように、追加のバッテリーパックを追加することによって、長時間のランタイムを提供することができます。