UPSデータシートの読み方：VFI、kVA、PF、THD、MTBFなどを解説

3つのUPSデータシートを並べて比較すると、すぐに違いがわかります。

1つはVFIと記載。別のものは3%未満のTHDiを記載。99%の効率を謳うものもあれば、10万時間以上のMTBFを記載するものもあります。さらにkVA、kW、PF、THDv、過負荷率、バッテリー電圧、バイパス範囲などが続きます。

これらの仕様のどれもが無意味ではありません。問題は、それらの背後にある条件です。

99%の効率という数値は、通常の二重変換動作ではなく、ECOモードで測定されている場合があります。広い入力電圧範囲は、部分負荷でのみ適用される場合があります。「150%過負荷」は、インバーターがそれをどれだけ持続できるかをメーカーが明記しない限り、何も意味しません。

したがって、データシートは固定された順序で読みます。まずトポロジーと利用可能な電力を確認し、次にUPSが上流電源から引き込むもの、負荷に供給するもの、過負荷や入力障害時の動作、最後にバッテリーとバイパスの構造を確認します。

比較は、クラスとkW上限が一致して初めて意味を持ちます。ページ上の他のすべての項目は、この2つに依存します。

1. VFI、VI、VFDから始める

効率やバッテリーランタイムを比較する前に、分類を特定してください。

IEC 62040-3は、入力電源が変動したときに、UPSの出力がどのように動作するかによってUPSを分類します。コードは3つの部分から構成されます — VFI-SS-111が最もよく見られるものですが、最初の部分がUPSが保護できるものを決定します。

VFD — 電圧および周波数依存

通常の動作中は、出力電圧と周波数は両方とも入力電源に追従します。スタンバイおよびオフライン設計がこれに該当します。負荷はユーティリティ電源で動作し、入力が停止するとインバーターが引き継ぎます。

この切り替えが発生する必要があるため、短い中断があります。数ミリ秒はデスクトップPCやPOS端末には問題ありませんが、ギャップを乗り越える必要があるPLCには問題ありません。

VI — 電圧独立

UPSは、指定された動作範囲内で出力電圧を調整しますが、出力周波数は引き続き入力を追従します。

ラインインタラクティブ設計がこれに該当します。自動電圧調整は、バッテリーに触れることなく入力電圧変動の範囲を吸収するため、バッテリーの使用頻度が減ります。VIは、完全な二重変換が正当化されないネットワーク機器、通信機器、および小規模なITルームに適しています。

VFI — 電圧および周波数独立

指定された動作条件下では、出力は入力電圧と周波数に依存しません。オンライン二重変換設計がこれに該当します。入力ACはDCに整流され、インバーターは制御されたACを再構築して負荷に連続的に供給します。

データセンター、医療画像、産業制御およびプロセス機器は通常VFIを指定します。

コードの残りの部分

ダッシュの後の文字と数字は、ほとんどのデータシートが省略する部分です。

• SS — 出力波形。 Sは、通常の動作中および蓄電動作中に正弦波であることを意味します。標準のしきい値は、線形負荷および参照非線形負荷の下で全高調波歪みが8%未満です。 Xは、線形負荷の下でのみ正弦波であることを意味します。 Yは、正弦波ではないことを意味します。

• 111 — 動的出力性能、3桁：動作モードの変更時、線形負荷ステップ時、および非線形負荷ステップ時の動作。 1が最も厳格なクラスで、3が最も緩いです。

完全なコードを要求してください。「VFI」は出力が入力に依存しないことを意味しますが、出力がどれだけクリーンか、または負荷ステップ時にUPSが電圧をどれだけうまく維持するかはわかりません。

どのUPSがより優れた効率またはより大きなkVA数を持っているかという疑問から始めないでください。まずクラスが負荷に一致していることを確認してください。

2. kVA、kW、および出力力率

100 kVAのUPSが自動的に100 kWを供給するわけではありません。価格を比較する前にこれを確認してください。

kVA — 皮相電力

単相:

kVA = V × A ÷ 1000

三相:

kVA = √3 × V × A ÷ 1000

kVAはUPSの電圧および電流能力を表します。それだけでは、負荷が引き込むことができる有効電力を与えません。

kW — 有効電力

kWは負荷が実際に使用するものです。両方とも100 kVAの2つのデータシート:

• 100 kVA / 90 kW

• 100 kVA / 100 kW

同じkVA。 接続できるものに10キロワットの違いがあります — サーバー、CTスキャナー、モーター、プロセスライン、通信ラック

入力力率

UPS出力定格の場合:

kW = kVA × 出力力率

PF 0.9の100 kVAユニットは90 kWのマシンです。出力PFは、UPSが供給できる上限として読み取り、負荷が一致する必要がある数値としてではなく、PF 0.95で動作する負荷はPF 0.95のUPSを必要とせず、kW上限がkW需要を超えるUPSを必要とします。

その上限は、UPSがモーター、トランス、またはその他の高突入電流負荷をどのように処理するかを示すものでもありません。それらは過負荷能力、過渡応答、および負荷自体の始動特性に依存します。

kVA数は3行すべてで同じです。それに接続できるものは異なります。

すべての見積もりでkVAとkWを並べて記載し、サプライヤーがkVAのみを記載している場合は、何かをサイジングする前に定格kWを要求してください。

3. 高調波：上流のTHDi、下流のTHDv

2つの異なる歪み、2つの異なる方向、2つの異なる条件下で記載されています。

入力PFとTHDi — UPSが引き込むもの

入力力率は、実効入力電力とUPSが引き込む皮相電力の比率です。入力電流THDは、その電流波形が正弦波からどれだけ逸脱しているかを表します。どちらも、ケーブル、スイッチギア、トランス、および発電機などの上流インフラに負荷をかけます。

整流器のトポロジーが両方の数値を決定します。古いサイリスタベースの整流器は、より多くの無効電流と高調波電流を引き込みます。12パルス設計は、特性入力高調波を低減し、最新のIGBT整流器はアクティブPFCを備え、ほぼ1の入力PFに達し、THDiははるかに低くなります。

実際の数値は、ソースインピーダンス、入力フィルタリング、負荷レベル、および整流器設計自体に依存します。100%負荷で記載されたPFは20%負荷でのPFではなく、無負荷条件でのTHDiの数値は、負荷条件があるものと比較できません。

THDv — 負荷に到達するもの

THDvは、負荷が見る出力電圧の歪みです。メーカーは線形負荷と非線形負荷で別々に記載しており、その区別が重要です。スイッチング電源は非正弦波電流を引き込み、それが供給するものの電圧を歪ませます。

したがって、THDv <2%と<5%のデータシートでは、各負荷で測定された負荷がわからない限り、2つのユニットを比較できません。また、IEC 62040-3の波形文字が重要な理由でもあります。 Sと Xの違いは、参照非線形負荷の下で出力が正弦波のままであるかどうかです。

数値は重要です。数値の背後にある条件も同様に重要です。

4. 効率：モードと負荷を確認する

効率：99%は素晴らしいように見えます。最初の質問は、99%はどのモードか？

メーカーは、二重変換モードとECOモードで、通常25%、50%、75%、100%の負荷で別々の数値を公開しています。

ECOモードは、同じ保護のより効率的なバージョンではありません。ECOモードでは、負荷はフィルタリングされたユーティリティ電源で動作し、インバーターは入力が許容範囲を外れるまでアイドル状態になります。したがって、99%は、その期間、UPSが電力を調整していないことを示しています。それを別のユニットのオンライン効率と比較することは、バイパスパスと二重変換パスを比較することになります。

負荷もモードと同じくらい重要です。将来の100 kWの容量のために購入されたUPSは、最初の3年間を30〜50%の負荷で過ごす可能性があり、その動作点での効率 — フルロードピークではなく — が電気料金に反映されます。

効率曲線、または少なくとも実際に実行する負荷での二重変換効率を要求してください。

5. 過負荷：パーセンテージは期間なしでは意味がない

「150%過負荷能力」は仕様の半分です。

2つの数値が必要です：過負荷率とインバーターがそれをどれだけ持続できるか — サーバー、CTスキャナー、モーター、プロセスライン、通信ラック

105% — 連続、または長い制限

• 125% — 通常数分

• 150% — 通常数秒から1分

• 150%以上 — バイパスへの切り替え

• 時間が経過すると、UPSは負荷をバイパスに切り替えます。バイパス電源が存在し、許容範囲内にある場合は問題ありません。インバーターがピークを処理することを期待していたサイトでは問題ありません。

高始動または過渡需要

のある負荷 — モーター、トランス、コンプレッサー、医療画像 — の場合、有用な質問は「150%を処理できるか？」ではなく、次のようになります。インバーターは150%を何秒間持続し、その後の1秒間に何が起こるか？6. 切り替え時間：「0 ms」はどの2つの状態の間か？

オンライン二重変換ユニットは、

通常の動作からバッテリー動作への0 ms

で指定されます。インバーターはすでに負荷に電力を供給しているためです。ユーティリティ入力を失うとDCソースが変更されます。インバーターは起動して引き継ぐ必要はありません。「0 ms」は、UPS内のすべての遷移が瞬時であることを意味するわけではありません。静的バイパス、ECOモード、および障害状態を含む遷移は、独自の数値を持つ個別のイベントです。VIおよびVFD設計では、ユーティリティからバッテリーまたはインバーターへの移動には実際の割り込みが伴い、通常は数ミリ秒です。ほとんどのIT電源はそれを乗り越えますが、一部の産業用負荷は乗り越えません。

データシートに「切り替え時間」と記載されている場合は、

比較している2つの動作状態を確認してください

。7. 定常状態レギュレーションと過渡応答は異なるテストです — サーバー、CTスキャナー、モーター、プロセスライン、通信ラック

出力電圧レギュレーション：±1%

は、UPSが定常条件下で電圧をどれだけ厳密に維持するかを表します。

過渡応答は、負荷が急速に変化したときに何が起こるかを表します。20%から100%の負荷へのステップで、出力電圧は回復する前に定常状態の範囲を超えて変動します。ステップする負荷 — リフト、溶接機、画像機器、コンプレッサー始動 — の場合、3つの数値を要求してください:

最大過渡電圧偏差

回復時間

• 測定された負荷ステップ

• ±1%の定常状態レギュレーションのみを記載したデータシートは、実際に重要なイベント中にUPSがどのように動作するかを教えていません。

• 8. バッテリー電圧、Ah、ランタイムは3つの異なる数値です

DC電圧は構成を示します

公称

384 VDC

バスは通常 32個の12Vブロック直列を意味します:32 × 12 V = 384 Vこれがストリングレイアウトです。バックアップ時間については何も述べていません。

Ahは放電率で評価され、抽象的なものではありません

A

12 V 100 Ah

ブロックは、1つの放電率、1つの温度、および1つの終端電圧でその定格を保持します。3つのうちいずれかを変更すると、実際に引き出すことができる容量が変化します。そのため、定格Ahを算術的に10分または30分のランタイムに変換することはできません。UPSアプリケーションは、定格が設定された率よりもはるかに速く放電し、定格容量が使用される前に、高速放電はカットオフ電圧に達します。サイジングの場合、プロジェクトが必要とするランタイムと終端電圧で読み取られたバッテリーメーカーの定電流または定電力放電表を使用します。バッテリーの経年劣化、温度、および設計マージンは、プロジェクトの要件と適用されるバッテリーサイジングの実践に従って、さらに適用されます。定格Ahから計算されたランタイムは、小数点以下の推測です。

ランタイムには負荷が必要です

ランタイムは、実際の負荷（kW）、ブロック数、Ah、定格率、

DCバス構成

、放電特性、インバーター効率、バッテリーの温度と状態、および終端電圧に依存します。「32 × 100 Ah」は、それが10分か1時間かを示しません。負荷が示します。より大きなAh数を求めるのではなく、kWでの負荷でのランタイムと、それが計算された放電表とカットオフ電圧を要求してください。

9. 静的バイパスとメンテナンスバイパスは異なる仕事をします

「バイパスが含まれています」は、もう1つの質問に値します。

静的バイパス

は自動的な代替パスです。過負荷、インバーター障害、および過熱は、静的バイパスへの切り替え、またはシャットダウンのいずれかの結果になります。静的バイパスは、最初のものを通過して負荷を維持するものです。

メンテナンスバイパスは、技術者が負荷が供給され続ける間にUPSの電力電子機器の電源を切ることができる手動の隔離パスです。これはメンテナンス機能であり、静的バイパスの別の名前ではありません。

MTBF電力アーキテクチャの一部

であるため、これら2つは別々に指定されます。見積もりに「バイパスが含まれています」と記載されている場合は、どちらか、または両方を意味するかどうかを尋ねてください。10. MTBF：信頼性統計であり、耐用年数ではありませんMTBF >100,000時間

は、UPSが11年以上故障せずに動作することを意味するものではありません。

MTBFは、定義された方法と仮定された条件下で計算された統計的信頼性指標です。それが意味を持つ前に、5つの回答が必要です:どの標準または計算方法が使用されましたか？

UPS全体をカバーしていますか、それとも電源モジュールのみですか？

• バッテリーは含まれていますか？

• 周囲温度と負荷はどのように仮定されましたか？

• 対応するMTTRが公開されており、可用性を計算できますか？

• 異なる方法を使用する2つのメーカーは、比較できない2つの数値を生成します。ファン、コンデンサ、バッテリーは、MTBFが何と言おうと、独自の交換間隔があります。

• 11. 入力電圧範囲：フルロードの数値が重要です

広い入力範囲は、バッテリーサイクルを消費するのではなく、電圧変動中にUPSをユーティリティで稼働させ続けます。

入力電圧範囲：110〜300 V

には、まだ1つの条件が必要です。どの負荷で？

多くのユニットは、負荷が軽減されるとより広い範囲を受け入れ、範囲は出力定格、入力周波数、バッテリー充電状態、およびバイパス制限によってもシフトする可能性があります。したがって、次のように尋ねてください:

UPSは、定格負荷100%で、デレーティングなしで、バッテリーに切り替えることなく、どの入力電圧範囲を受け入れますか？

ユーティリティ電圧が数時間高または低になるサイトでは、その単一の回答がバッテリーの使用頻度を決定します。

12. デレーティング、環境、および細かい文字の数字

5つの数値はめったにフロントページに載らず、常に設置マニュアルに記載されています。コミットする前にそれらを読んでください。

温度デレーティング。

kVA定格は、通常40℃の指定された周囲温度まで維持されます。それを超えると、容量は公開された曲線に従って低下します。

• 高度デレーティング。高地では、空気密度の低下が冷却とクリアランスに影響します。メーカーは独自の高度制限を設定し、それを超えるとデレーティング曲線を発行します。設計によってパーセンテージが異なるため、経験則ではなくその曲線を使用してください。

• IP定格と可聴ノイズ。 IP20はクリーンな電気室では問題ありませんが、洗浄エリアやオープンな生産ホールでは不適切です。キャビネットが人の近くに立つと、ノイズが重要になります。

• 充電時間。完全放電後、90%容量に戻るのに何時間かかりますか？その数値は、2回目の停電をどれだけ早く生き残れるかを決定します。

• フレーム容量対設置容量。 モジュラーユニットでは、3つの50 kWモジュールが取り付けられた300 kWフレームは150 kWのUPSです。フレーム番号のみを記載し、設置番号を記載しない見積もりは比較できません。

• これらをリストとして要求してください。デレーティング曲線、充電時間、および設置モジュール数を公開しているサプライヤーは、別のサプライヤーと比較しやすいです。これらの数値がデータシートにない場合は、見積もりを比較する前に要求してください。デレーティング曲線と充電時間は、ヘッドラインのkVA番号が隠しているものです。

13. UPSデータシート比較チェックリスト

3つの見積もりから得られた仕様を、パンフレットを並べて比較するのではなく、1つの表にまとめます。

仕様

比較するもの

負荷で始めてください

。負荷タイプ — サーバー、CTスキャナー、モーター、プロセスライン、通信ラック

1. 実際の負荷とピーク負荷 — kW、および入手可能な場合はA

1. 入出力電圧 — 位相構成を含む

1. 必要なランタイム — 10、30、または60分、どの負荷で

1. 始動またはピーク時の動作 — モーター、トランス、画像機器の突入電流

1. 冗長アーキテクチャ — 単一ユニット、並列容量、

1. N+1または2Nサイト条件 — ユーティリティ電圧範囲、発電機供給、周囲温度、高度、IP要件

1. そこから、容量、バッテリー構成、およびアーキテクチャは、カタログページから選択するのではなく、アプリケーションに対して計算されます。最大の数値を比較しないでください — その背後にある条件を比較してください

4つのチェックでほとんどの比較が決まります。分類コード、kVAの背後にあるkW、実際の動作負荷での二重変換効率、および秒単位の過負荷期間です。それら4つが2つの見積もりで等しくなるまで、データシートの他のすべての行はノイズです。

病院、サーバー室、または産業ライン向けのUPSシステムを比較していますか？サプライヤーのアプリケーションチームは、送信されたものからのみサイジングできます。負荷データはkVA番号よりも常に優れています。

TAFENGエンジニア

は、負荷リスト、ピーク時の動作、およびランタイム要件から作業し、公開された各数値がどの条件に適用されるかを文書化します。FAQUPSデータシートのVFI-SS-111とはどういう意味ですか？

IEC 62040-3の分類コードです。VFIは、出力が入力電圧と周波数に依存しないことを意味します。SSは、出力波形が通常の動作と蓄電動作の両方で正弦波であり、線形負荷と参照非線形負荷の下で全高調波歪みが8%未満であることを意味します。3桁は、動作モードの変更時、線形負荷ステップ時、および非線形負荷ステップ時の動的性能を評価し、1が最も厳格なクラスです。VFIユニットが自動的にVFI-SS-111になるわけではありません。波形文字と動的数字は別々に評価されるため、2つのVFIデータシートは異なるコードを持つ場合があります。

100 kVAのUPSが100 kWを供給しないのはなぜですか？ kVAは皮相電力であり、kWは有効電力であり、出力力率によってリンクされています：kW = kVA × PF。PF 0.9で定格された100 kVAユニットは90 kWのマシンです。常にkW定格を比較してください、kVAだけではありません。

時間制限なしの「150%過負荷」とはどういう意味ですか？ ほとんど意味がありません。過負荷能力は、パーセンテージと期間のペアとしてのみ意味があります。30秒間150%で定格されたUPSは、10分間150%で定格されたUPSとは非常に異なり、データシートには通常、時間が経過した後の動作（通常はバイパスへの切り替え）も記載されているはずです。

ECOモードの99%効率は、オンラインの99%と同じですか？ いいえ。ECOモードでは、負荷はフィルタリングされたユーティリティから供給され、インバーターはアイドル状態になります。そのため損失は低いですが、入力が許容範囲を外れるまで負荷は調整されません。ECOとECO、オンラインとオンラインを比較してください。

バッテリーAh定格からランタイムを計算するにはどうすればよいですか？ Ahだけではできません。Ahは1つの放電率、1つの温度、および1つの終端電圧で指定され、UPSのランタイムは定格率よりもはるかに短いです。必要なランタイムと終端電圧でバッテリーメーカーの定電流または定電力放電表を使用し、次に経年劣化、温度、および設計マージンを適用します。kWでの負荷でのランタイムをサプライヤーに要求してください。

MTBFが高いほど、UPSは長持ちしますか？ 必ずしもそうではありません。MTBFは、使用される方法、対象範囲、および仮定された動作条件に依存する計算された信頼性統計です。異なる方法を使用する2つのメーカーは、比較できない数値を生成し、ファン、コンデンサ、バッテリーは、MTBFが何と言おうと、独自の交換間隔があります。