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電源装置(蓄電池設備)とは?

私たちの生活や経済活動において、電気は片時も欠かすことができません。日本は世界諸国に比べて停電が極めて少ない国です。
しかし、台風や地震などの自然災害による停電リスクは常に存在します。停電時のバックアップ電源の必要性や、直流電源とUPSの違いについて、メーカーが解説します。

なぜ電源装置(蓄電池設備)が必要なのか?

AIやIoT化が加速する現代において、データセンター、通信基地局、発電所、病院といった重要インフラが停止することはあってはなりません。
こうした施設で、商用電源が途絶えた際にも電気を供給し続けるバックアップとしての役割を担うのが、蓄電池、電源装置(蓄電池設備)
です。

※発電所から一般家庭や工場に送られてくる電気のこと

電気の基礎知識 直流と交流について

電気には、直流と交流の2種類があります。

直流(DC)
一定の方向に、一定の電圧で流れる電気のこと。家庭用コンセントから得られる電気は後述の交流(AC)ですが、パソコンや多くの家電製品は直流で動作するため機器内部で交流を直流に変換することで動いています。電池から得られる電気も直流です。

交流(AC)
流れる方向と電圧が周期的に変化する電気のこと。発電所で作られた電気は、交流で一般家庭や工場まで送られてきます。理由は変圧器で電圧を簡単に上げ下げ(変圧)できるため、効率的な長距離送電が可能だからです。

電源装置の種類

世の中の電気で動く機器には、直流で動作する機器と交流で動作する機器があり、電源装置も大きく2種類あります。
直流電源装置は、直流の電気で動作する負荷※1をバックアップするものです。 

一方、無停電電源装置(UPS※2)は、交流の電気で動作する負荷をバックアップするものです。

装置名組み合わせて使う機器主な用途
直流電源装置直流で動作する機器非常照明、受変電設備、通信設備の
バックアップ、自家発電機の始動用など
無停電電源装置(UPS※2交流で動作する機器パソコン・サーバ、工場の生産設備、
医療機器のバックアップなど

※1:負荷とは、電気回路に接続されて、電気エネルギーを消費するデバイスや機器のことを指します。​
※2:UPS : Uninterruptible Power Supplyの略です。​

電源装置の基本構成

電源装置は、主に以下の部品を収納箱(キュービクル)に内蔵しています。

電源

電力変換を行う心臓部です。整流器、インバータなどがあります。
整流器…商用電源から供給される交流の電気を直流に変換する役割です。
インバータ…交流電力を必要とする負荷に対しては、インバータを通すことで直流電力を交流電力に変換します。

蓄電池

停電時に蓄電池に蓄えていた電力を放電させ、負荷に電力を供給します。

電源装置の動作メカニズム

ここでは「直流電源装置」と「無停電電源装置(UPS)」それぞれの仕組みを解説します。

直流電源装置の場合

平常時(商用電源供給時)
商用電源(交流)を整流器で直流に変換し、
蓄電池の充電をしつつ負荷へ給電します。


停電時(商用電源途絶時)
蓄電池から直流電力を負荷に供給します。

直流電源装置の仕組み

無停電電源装置(UPS)の場合

平常時(商用電源供給時):
商用電源(交流)を整流器で直流に変換し、蓄電池を充電しつつ、インバータを通して直流電力をもう一度交流電力に変換し直してから、負荷に電力を供給します。

停電時(商用電源途絶時):
蓄電池からの直流電力をインバータを通して交流電力に変換してから、負荷に供給します。

UPSの仕組み

まとめ

直流電源装置および無停電電源装置(UPS)は、いずれも停電などの非常事態において、重要設備への電力供給を途絶させないバックアップ機能を担っています。
両者は用途こそ異なりますが、
事業継続と安定稼働を実現するためのインフラとして、重要な役割を果たしています。

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