무정전전원설비(UPS)

UPS란 무엇인가

무정전전원설비(UPS)는 정전 시에도 끊기면 안 되는 부하를 지키는 장치다.

상용전원이 정전되면 축전지와 인버터가 교류 전력을 일정 시간 연속 공급한다.

소방에서는 제어반과 비상조명처럼 정전 시에도 동작해야 하는 설비를 지킨다.

구성요소와 흐름

UPS는 정류기, 축전지, 인버터로 구성된다.

정류기는 교류를 직류로 바꿔 축전지를 충전하고 인버터에 직류를 준다.

인버터는 직류를 설정된 전압과 주파수의 교류로 바꿔 부하에 공급한다.

정전 시에는 축전지의 직류 에너지가 인버터를 거쳐 부하로 흐른다.

동작방식 비교

UPS는 상용전원과 축전지, 인버터의 연결 방식에 따라 세 가지로 나뉜다.

대기형은 평상시 상용전원을 직접 공급하고 정전 시 인버터로 전환한다.

라인 인터랙티브형은 상용 경로를 쓰면서 전압 조정 기능을 더한다.

온라인형은 인버터를 상시 거쳐 전환 시간이 없다. 대신 변환 손실이 생긴다.

용량 산정 기준

UPS 용량은 피상전력(VA)과 유효전력(W)을 나누어 본다.

유효전력은 피상전력에 부하 역률을 반영해 구한다.

예를 들어 피상전력 10kVA인 부하의 유효전력은 10 × cosθ kW이다.

명판의 VA 값을 그대로 쓰면 유효전력 한도를 넘을 수 있다. 이 값은 축전지 용량 산정의 출발점이다.

헷갈리는 점

흔한 실수는 온라인형과 라인 인터랙티브형을 같은 동작으로 설명하는 것이다.

온라인형은 인버터 경로로 부하에 상시 공급하며 전환 시간이 없다.

라인 인터랙티브형은 평상시 상용 경로를 쓰고 전압 보정 기능을 더한다.

두 방식을 구분하지 않으면 전환 시간과 보호 수준을 틀리게 쓰게 된다.

정답은 없음이다. 온라인형은 인버터를 상시 거쳐 전환 시간이 없다.

정리와 직접 풀기

정리하면 UPS는 정전 시에도 교류를 연속 공급하는 전원장치다.

구성은 정류기, 축전지, 인버터이며 동작방식은 세 가지로 나뉜다.

용량은 유효전력으로 확인하고 UPS용 축전지는 8시간율 기준으로 본다.

채점은 동작방식 명칭, 전환 방식 차이, 용량 산정 근거를 중심으로 본다.

직접 풀어 보자.

정답은 정류기다. 정류기는 교류를 직류로 바꿔 축전지를 충전한다.