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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「負荷電力（W）× バックアップ時間」をバッテリー電圧・放電深度・インバータ効率で割って概算する。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

停電に耐えられるかは「UPS の切替時間＜負荷機器の電源保持時間（ホールドアップタイム）」で決まる。機器側の電源ユニットは内部コンデンサで短時間（一般に 10〜20ms 程度・機器仕様による）は出力を保持できるが、UPS の切替がそれより長いと機器がリセットされる。DCS やプロセスコンピューターの許容瞬停時間は機器仕様書で確認し、切替時間 0ms の常時インバータ給電方式を選定するのが原則。

バッテリー容量計算¶

必要バッテリー容量 [Ah] ≒ 負荷電力 [W] × バックアップ時間 [h]
                        ÷ (バッテリー電圧 [V] × 放電深度 × インバータ効率)

負荷電力 [W] = 負荷容量 [VA] × 力率

放電深度（設計上使ってよい放電量の割合）: 鉛蓄電池 0.8・リチウムイオン 0.9 を目安
インバータ効率: 0.85〜0.95 程度（機種による）

インバータ効率を忘れると容量不足（危険側）になる

バッテリーが放出した電力の一部はインバータの変換損失で消える。効率を入れずに計算すると必要容量を小さく見積もることになり、設計バックアップ時間を確保できない。また VA のまま計算すると力率の分だけ過大（安全側）になるが、正しくは W に換算してから計算する。

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）
バッテリー電圧	DC 100V（内部 DC バス電圧は設計による）
放電深度	0.8（鉛蓄電池）
インバータ効率	0.9

必要容量 ≒ 3,150 W × 0.5 h ÷ (100 V × 0.8 × 0.9)
        = 1,575 ÷ 72 ≒ 21.9 Ah → 経年劣化の余裕を見て上位容量を選定

→ 実際の選定は必ずメーカーの選定ツールで最終確認する（放電レートによる実効容量の低下・温度特性・セル電圧の下限設定が上式には入っていないため）

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）
誘導灯・非常用照明	誘導灯＝消防法系 20 分間、非常用照明＝建築基準法系 30 分間（詳細は照明・コンセントを正典とする。内蔵バッテリー対応が一般的）

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

鉛蓄電池の期待寿命は基準温度 25℃ で示され、周囲温度が 10℃ 上昇するごとに寿命が約半分になる（アレニウス則にもとづく 10℃ 半減則。バッテリーメーカーの技術資料で広く示される目安）。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

根拠¶

本ページが正典の範囲¶

UPS の方式比較・バッテリー容量の概算式・点検周期・非常用発電機との優先度設計は本ページが正典です。誘導灯・非常用照明の法令帰属とバックアップ時間は照明・コンセント、UPS 系統の停電・切替失敗時の対応は電源トラブルが正典で、本ページは数値を再記述しません。

一次計算で検算済み¶

項目	検算
負荷電力	3,500 VA × 0.9 = 3,150 W
必要容量	3,150 W × 0.5 h ÷ (100 V × 0.8 × 0.9) = 1,575 ÷ 72 ≒ 21.9 Ah

是正の記録（2026-08-06）¶

バッテリー容量式が「負荷 VA ÷（放電電圧 × 放電深度）」でインバータ効率と力率を含んでいなかった: インバータ効率を省くと必要容量を小さく見積もる危険側の式になるため、負荷電力（W）換算とインバータ効率を含む式に是正し、計算例を数値まで完結させました（30秒まとめの式も同時に同期）
「周囲温度が 25℃ 超になるごとに寿命が約 50% 短縮」という不正確な表現: 正しくは「基準 25℃・10℃ 上昇ごとに寿命が約半分」（10℃ 半減則）。「25℃ 超になるごとに」では上昇幅と半減の対応が読み取れないため是正しました
許容停電時間表の「非常照明＝消防法 20 分以上」が法令帰属を混同: 消防法系（20 分間）は誘導灯で、非常用照明は建築基準法系（30 分間）です。区分は照明・コンセントを正典として参照に変えました
瞬停でリセットされる機序を明示: 「UPS の切替時間＜機器の電源保持時間」が成立条件であることを tip に追記しました（従来の記述も方向は正しかったが、判定基準が書かれていなかった）

実務慣行（規格・法令の裏付けなし）¶

方式別の切替時間（スタンバイ 5〜20ms・ラインインタラクティブ 2〜10ms）と機器別の許容停電時間（DCS 20ms 以内・PLC 20〜100ms）は目安で、実際は機器仕様値によります
放電深度（鉛 0.8・リチウムイオン 0.9）・インバータ効率（0.85〜0.95）・点検判定値（充電電圧 ±5%・セル間 ±0.05V・内部インピーダンス初期値の 1.5 倍）・交換周期（鉛 4〜5 年・リチウムイオン 8〜10 年）はいずれも実務目安・メーカー推奨値で、法定値ではありません

限界の明示¶

容量概算式には放電レートによる実効容量低下（ペウケルト効果）・温度特性・セル電圧下限が入っていません。最終選定は必ずメーカーの選定ツールによってください
UPS・発電機の切替シーケンスはプラントごとの設計事項で、本ページのフローは一例です

照合日: 2026-08-06（容量式・計算例を一次検算で確定。切替時間・点検値は実務目安として区分し、法令帰属の混同 1 件を是正）。