Почему важно учитывать энергопотребление самого ИБП

ИБП — это не «чёрный ящик» с нулевыми потерями, а полноценное силовое оборудование с собственным энергопотреблением. Даже если нагрузка на выходе близка к нулю, внутри продолжают работать выпрямитель, инвертор, системы управления и охлаждения.

Игнорирование этих потерь приводит к ряду проблем:

• перегрузка вводных автоматов и шинопроводов;
• недооценка тепловыделения и, как следствие, перегрев помещений;
• ошибочный расчёт мощности ДГУ и трансформаторов;
• занижение эксплуатационных затрат на электроэнергию.

Особенно критично это для ЦОДов, телеком-узлов и промышленных объектов, где суммарная мощность ИБП может измеряться сотнями киловольт-ампер. Подробнее о роли ИБП в инфраструктуре бизнеса можно прочитать в статье « ИБП для бизнеса: защита техники и данных от перебоев ».

Из чего состоит энергопотребление ИБП

Реальное потребление ИБП складывается из нескольких компонентов. Часть из них присутствует всегда, часть — только в отдельных режимах (например, при зарядке АКБ).

1. Потери в выпрямителе

Выпрямитель преобразует входное переменное напряжение в постоянное для питания DC-шины и зарядки аккумуляторных батарей. В нём возникают потери на силовых ключах, дросселях и фильтрах. Чем хуже качество сети (перекос фаз, гармоники), тем выше реальные потери.

2. Потери в инверторе

Инвертор формирует на выходе ИБП «чистую» синусоиду нужного напряжения и частоты, особенно в схемах с двойным преобразованием. Подробный принцип работы такой схемы описан в материале « Как работает двойное преобразование в ИБП ». Именно инвертор является одним из основных источников потерь, особенно при низкой загрузке.

3. Потери на зарядку АКБ

В буферном режиме ток подзаряда невелик, но после глубокого разряда или серии аварийных отключений ток зарядки может возрасти кратно. На это часто не закладывают запас по вводам. Если в системе используются АКБ большой ёмкости, нагрузка на сеть в период восстановления может быть весьма заметной (подробнее — в разделе по АКБ большой ёмкости, доступ к которому можно получить через поиск по сайту).

4. Потери на вентиляцию и вспомогательные системы

Современные промышленные ИБП активно охлаждаются вентиляторами. При этом часть вентиляторов может работать постоянно, а часть — по сигналу от системы термоконтроля. Каждый вентилятор — это небольшая, но постоянная нагрузка, которая суммируется на мощных системах.

5. Потери при холостом ходе

Даже без подключённой нагрузки ИБП потребляет энергию: работают цепи управления, мониторинг, дежурные блоки, подзаряд АКБ, часть силовой электроники. Для трёхфазных ИБП среднего и высокого класса потребление в режиме холостого хода может составлять 3–12% от номинальной мощности устройства.

Сколько потребляют разные типы ИБП

Online-ИБП (двойное преобразование)

КПД таких устройств обычно находится в диапазоне 92–96% в зависимости от мощности и уровня загрузки. Это значит, что при выходной мощности 20 кВт потери могут составлять до 800–1600 Вт, которые превращаются в тепло и дополнительную нагрузку на сеть.

При малой загрузке (ниже 20–30% от номинала) КПД падает, а доля собственных потерь относительно полезной мощности растёт. Именно поэтому иногда выгоднее использовать несколько модульных ИБП с гибкой конфигурацией, чем один большой блок «с запасом».

Line-interactive и off-line ИБП

У этих типов ИБП потери меньше за счёт прямого питания нагрузки от сети и менее сложной схемы. КПД может достигать 95–98%, а собственное потребление в режиме ожидания — единицы процентов от мощности. Однако для промышленности и ЦОДов, как правило, выбирают именно online-ИБП из-за требований к качеству питания.

Модульные и трёхфазные решения

В модульных трёхфазных системах с большим количеством силовых модулей повышаются потери на коммутацию и охлаждение, но при оптимальной загрузке КПД обычно выше за счёт гибкости конфигурации. При выборе такой системы важно ориентироваться не только на паспортный КПД, но и на фактический диапазон загрузки, в котором ИБП будет работать.

Как меняется потребление в зависимости от загрузки

Для большинства ИБП характерная зависимость следующая:

• при загрузке до 20–30% — КПД ниже, доля собственных потерь выше;
• при загрузке 30–60% — оптимальный диапазон, КПД максимален;
• при загрузке 80–100% — КПД слегка падает из-за роста потерь и нагрева.

Важно учитывать, что на этапе проектирования ИБП часто закладывают с запасом по мощности. В реальности же система может работать годами при загрузке 30–40%, поэтому оценивать потребление нужно именно в этих точках, а не только при номинальной мощности.

Скрытые нагрузки, о которых забывают инженеры

АКБ после разряда

После длительного отключения сети или серии коротких провалов напряжения АКБ разряжаются и требуют восстановления. В этот период ток зарядки может быть близок к максимальному для зарядного устройства, что создаёт дополнительную нагрузку на вводы. Если в системе используются АКБ большой ёмкости и несколько батарейных шкафов, влияние на энергосистему объекта может быть очень заметным.

Кондиционирование и вентиляция помещений

Все потери ИБП превращаются в тепло, которое нужно отвести. Это означает дополнительную нагрузку на кондиционеры и вентиляционные системы. Нередко реальное потребление «хвоста» (ИБП + кондиционирование) оказывается выше, чем ожидал проектировщик.

Пусковые токи ИБП

При включении мощных ИБП возможны кратковременные пусковые токи, которые также должны быть учтены в расчётах автоматики и кабельных линий. В нормальной эксплуатации они кратковременны, но при последовательном запуске нескольких устройств могут создавать ощутимую нагрузку.

Дополнительные модули и аксессуары

Контроллеры мониторинга, SNMP-карты, системы управления батареями, датчики температуры и влажности — всё это небольшие, но постоянные нагрузки, которые суммарно также влияют на общий баланс.

Как правильно рассчитать потребление ИБП в проекте

Для корректной оценки можно использовать простую последовательность шагов:

Шаг 1. Взять данные по КПД из паспорта

Желательно — график КПД в зависимости от нагрузки. Такие данные обычно доступны для серьёзных промышленных серий ИБП. При выборе модели можно опираться на рекомендации из статьи « Как выбрать ИБП: пошаговое руководство ».

Шаг 2. Учесть потери при холостом ходе

Для крупных трёхфазных ИБП это значение лучше уточнить у производителя или интегратора. Если данных нет, имеет смысл закладывать запас (несколько процентов от мощности ИБП).

Шаг 3. Добавить потребление на зарядку АКБ

Для систем с большим временем автономии, большим количеством батарей и внешними шкафами UBB это особенно важно. В аварийных режимах зарядка может давать сопоставимую с нагрузкой добавку.

Шаг 4. Учесть тепловыделение и нагрузку кондиционеров

Тепловая мощность, выделяемая ИБП, пропорциональна его потерям. Эта мощность превращается в дополнительную нагрузку на систему охлаждения, которую также нельзя игнорировать в проекте.

Шаг 5. Проверить расчёт по реальным кейсам

Для объектов с уже установленными системами ИБП имеет смысл сопоставить расчётные значения с фактическими данными счётчиков и анализаторов. Примеры реализованных проектов можно посмотреть в разделе «Наши проекты 2025 года».

Итоги

• ИБП — активный потребитель энергии, а не «прозрачное звено» в схеме электроснабжения.
• Реальное потребление складывается из потерь в выпрямителе, инверторе, зарядке АКБ, вентиляции и холостого хода.
• Низкая загрузка ИБП часто приводит к менее выгодному КПД и большему удельному потреблению.
• Скрытые нагрузки — заряд АКБ, отопление/охлаждение, вспомогательные модули — нужно учитывать в проекте.
• Корректный расчёт энергопотребления ИБП снижает риски перегрузки вводов, аварий и лишних расходов.

Если вы планируете модернизацию системы бесперебойного питания или хотите оценить реальное потребление уже существующей конфигурации, вы можете обратиться к инженерам ZeusElectro за консультацией и подбором решений по ИБП, АКБ и батарейным шкафам.