誘導負荷とは？ UPSを選ぶ際に確認すべき5つのこと

UPSを選ぶ際、負荷定格を見てそこで止めてしまうのは簡単です。「機器は3kWなので、5kVAのUPSで十分だろう」といった具合です。

これは単純な負荷では通用するかもしれませんが、モーター、ポンプ、コンプレッサー、ファンは異なります。

3kWのモーターは、3kWのヒーターのように振る舞うわけではありません。始動電流は通常運転電流の数倍になることがあり、容量不足のUPSでは始動時に過負荷になる可能性があります。

誘導性負荷用のUPSを選択する前に確認すべき5つの点をご紹介します。

誘導性負荷とは何ですか？

誘導性負荷は通常、コイルまたは巻線を含み、磁場を使用して動作します。

一般的な例としては、以下のようなものがあります。

• モーター

• ポンプ

• ファン

• エアコンコンプレッサー

• トランス

誘導性負荷の電流は通常、電圧に対して遅れ、無効電力を含みます。そのため、3kWのモーター負荷と3kWの抵抗性負荷では、非常に異なるUPS容量が必要になる場合があります。

1. 始動電流

始動電流は最初に確認すべきことの一つです。

ラインから直接始動されたモーターは、定格電流の数倍の電流を消費することがあります。実際の値は、モーターとその始動方法によって異なります。

UPSが十分な短時間電流を供給できない場合、過負荷になったり、バイパスに切り替わったり、モーターが始動できなかったりする可能性があります。

始動電流を低減する一般的な方法には、以下のようなものがあります。

• スターデルタ始動:始動電流を低減しますが、始動トルクも低減します。

• ソフトスターター:始動プロセスを制御し、電流を制限します。

• VFD:制御された加速を提供しますが、VFDの入力特性も考慮する必要があります。

UPSを選択する前に、以下を確認してください:

モーター出力 + 始動方法 + 始動電流

2. 力率

モーター負荷はkWだけでサイズを決めるべきではありません。

例えば、力率0.8の3kWモーターは約以下の容量が必要です:

3 ÷ 0.8 = 3.75 kVA

これはおおよその運転時の皮相電力です。始動時の需要やその他の負荷はまだ考慮する必要があります。

また、モーターの力率とUPSの出力力率を混同しないでください。これらは異なるものを表しており、どちらもUPSのサイジングに影響を与える可能性があります。

3. UPSの過負荷能力

UPSの過負荷能力は、短時間の負荷変動に対応するように設計されています。これは、UPSがモーターの始動に自動的に適しているという意味ではありません。

UPSのモデルによって過負荷曲線は異なります。一部のモデルは、短時間であれば125%、150%以上の負荷をサポートする場合がありますが、実際の限界はメーカーとモデルによって異なります。

すべてのモーター始動がUPSを過負荷範囲に押し込む場合、システムは適切にサイジングされていません。

UPSの過負荷定格をモーターの始動容量の代わりに使用しないでください。

4. ピーク電流と波形

kVAだけが重要な電気的パラメータではありません。

一部の産業用負荷、特にソフトスターター、VFD、その他のパワーエレクトロニクスを使用する機器は、非線形な電流波形を生成することがあります。

UPSを選択する際は、以下を確認してください:

• クレストファクター

• 出力波形

• 電流高調波

• VFDやその他の非線形負荷との互換性

オフィスコンピューターでうまく機能するUPSが、連続的なモーター負荷に適しているとは限りません。

5. モーター始動時の電圧降下

見落としがちなもう一つの問題があります。

モーターは正常に始動しても、同じUPSに接続されている他の機器が始動時の電圧降下によって影響を受ける可能性があります。

例えば、UPSがポンプとPLCの両方に電力を供給している場合、ポンプの始動電流によって一時的な出力電圧降下が発生する可能性があります。PLC、センサー、通信機器は、ポンプが始動を完了する前に再起動する可能性があります。

混合産業用負荷の場合は、モーター始動時のUPS出力電圧応答を確認してください。

誘導性負荷用のUPSの選び方

「モーター出力 × 3」のような単純なルールを使用しないでください。

最低限、以下のパラメータを収集してください:

モーターの始動データが利用できない場合は、UPS容量を確定する前にモーターまたは機器メーカーに確認してください。

TAFENGによる誘導性負荷用UPSの仕様

TAFENGでは、BLAZING POWERブランドの下で、モーターやポンプのUPSシステムを定格kWではなく、始動データに基づいてサイジングしています。

重負荷または連続的な産業用負荷には、短時間過負荷能力、電気的絶縁、または電圧変換が高いレベルで必要なアプリケーション向けに、内蔵絶縁トランスを備えた低周波オンラインUPSシステムを提供しています。バッテリーバックアップなしで電圧調整が必要なサイトには、当社のSBW三相電圧安定器も選択肢となります。また、コンタクタのドロップアウトと電圧低下についてより詳細に説明している産業用およびモーター負荷用のUPS転送時間に関する当社の注記も参照してください。

モーター出力、力率、始動方法、始動電流をお送りいただければ、アプリケーションのUPS容量と構成を確認いたします。

最終的なまとめ

UPSをモーター、ポンプ、またはコンプレッサーと併用する場合、定格kWは全体像の一部にすぎません。

始動電流、力率、kVA、過負荷能力、ピーク電流などをすべて考慮する必要があります。

誘導性負荷の場合、UPSを選択する前に始動方法と始動電流を確認することは、単に大きなUPSを購入するよりも有用な場合が多いです。

よくある質問

UPSはモーターを直接始動できますか？

モーターの始動電流とUPSの短時間電流能力によります。直入れ（DOL）モーターは、始動時に定格電流の数倍の電流を消費することがあるため、始動できると仮定する前に始動電流とUPSの過負荷曲線を確認してください。

モーターにとって、なぜkWよりもkVAが重要なのでしょうか？

モーターは無効電力を消費するため、皮相電力（kVA）は実効電力（kW）よりも高くなります。力率0.8の3kWモーターは、始動需要を考慮する前に、通常の運転で約3.75kVAを必要とします。

VFDと互換性のあるUPSは必要ですか？

モーターがVFDまたはソフトスターターで駆動されている場合、負荷は高調波と高いクレストファクターを生成する可能性があります。システムを選択する前に、UPSのクレストファクター、出力波形、およびドライブとの互換性を確認してください。

ポンプやコンプレッサーに最適なUPSタイプは何ですか？

オンライン二重変換UPSは、通常の運転中に規制された出力と転送時間を提供しますが、UPSはモーターの始動電流に合わせてサイジングする必要があります。重負荷の産業用負荷には、低周波オンラインUPSが適切な選択肢となることがよくあります。