UPS・非常電源¶

30秒まとめ¶

UPS は「常時インバータ給電」が DCS・PLC 等の計装電源に適した方式。バッテリー容量は「負荷 VA × バックアップ時間 ÷ 放電深度」で計算。化学プラントでは非常用発電機との優先度設計（UPS は短時間橋渡し、発電機は長時間）が重要。

UPS 種類比較¶

方式	特徴	切替時間	適用
常時商用給電（スタンバイ）	通常は商用電源。停電時にインバータへ切替	5〜20ms	一般 OA 機器・照明
ラインインタラクティブ	電圧変動は AVR で吸収。停電時のみインバータ動作	2〜10ms	一般サーバー
常時インバータ給電（ダブルコンバージョン）	常時インバータ経由。電圧・周波数を完全制御	0ms（無瞬断）	DCS・PLC・精密計装

計装・制御系には常時インバータ

DCS やプロセスコンピューターは 20ms 以上の瞬停でシステムが誤動作・再起動する場合がある。常時インバータ給電方式（0ms 切替）を選定する。

バッテリー容量計算¶

必要バッテリー容量 [Ah] = 負荷容量 [VA] × バックアップ時間 [h] ÷ (放電電圧 [V] × 放電深度)

放電深度: 鉛蓄電池は 0.8（80%放電まで使用）
         リチウムイオンは 0.9（90%放電まで使用）

計算例¶

項目	数値
DCS 電源	3,000 VA
PLC 電源	500 VA
合計負荷	3,500 VA
力率	0.9（実効 3,150 W）
バックアップ時間	30 分（0.5 h）
放電電圧	100V（UPS 内部 DC 換算は設計による）

→ バックアップ時間・容量はメーカーの選定ツールで最終確認（電圧・温度特性が複雑なため）

各機器の許容停電時間確認¶

機器	許容停電時間の目安
DCS コントローラ	20ms 以内（常時インバータ必須）
PLC	20〜100ms（機種による）
伝送器（4-20mA）	DC24V 供給なので UPS 経由で 30 分以上確保
電磁弁	電源喪失 = フェールセーフ位置に動作（要確認）
非常照明	消防法 20 分以上（内蔵バッテリー対応）

定期点検項目¶

点検周期	点検項目	判定基準
月次	充電電流・充電電圧の確認	カタログ仕様値 ±5% 以内
月次	UPS 本体の警報ランプ確認	警報なし
年次	バッテリー端子電圧測定（各セル）	均等化誤差 ±0.05V 以内
年次	内部インピーダンス測定	初期値の 1.5 倍以内
年次	放電試験（実負荷での動作確認）	設計バックアップ時間の確保
年次	切替試験（商用 → インバータ）	切替時の出力電圧維持確認

バッテリー交換周期¶

バッテリー種類	推奨交換周期	判断基準
鉛蓄電池（密閉型）	4〜5 年	内部インピーダンスが初期値の 1.5 倍超
リチウムイオン	8〜10 年	容量が初期値の 80% 以下

高温環境ではバッテリー劣化が加速

周囲温度が 25℃ 超になるごとに寿命が約 50% 短縮（アレニウス則）。UPS 設置場所は空調管理または換気を確保する。

化学プラント固有：非常用発電機との優先度設計¶

flowchart TD
    NORMAL[通常運転\n商用電源] -->|停電発生| UPS_BRIDGE[UPS 供給\n（0〜10分の橋渡し）]
    UPS_BRIDGE -->|発電機起動完了| GEN[非常用発電機\n長時間電源]
    GEN -->|発電機電源確立| LOAD[DCS・PLC・保安照明\n重要負荷]
    UPS_BRIDGE -->|発電機起動失敗| SAFE[フェールセーフ動作\n重要弁 → 安全位置]

負荷の優先度分類：

優先度	負荷例	電源
最優先	DCS・安全計装・非常照明	UPS → 発電機
優先	ユーティリティポンプ・換気	発電機
通常	一般動力・照明	発電機（余力があれば）
停電中停止	生産設備・空調非重要	復電まで停止