Calcolo potenza assorbita motore: potenza in ingresso, efficienza e potenza in uscita

La potenza assorbita (potenza in ingresso) è la potenza elettrica che un motore preleva dall'alimentazione. È il punto di partenza per dimensionare circuiti, protezioni e calcoli energetici. Ecco come determinarla.

Relazioni fondamentali

P_abs (Potenza in ingresso) = V × I × PF × √3 (trifase) o V × I × PF (monofase) P_out (Potenza albero) = P_abs × η η (Efficienza) = P_out / P_abs P_loss = P_abs - P_out = I²R (statore) + I²R (rotore) + Nucleo + Attrito/Ventilazione + Parassite

Metodo 1: Misura diretta (più accurato)

1. Misura tensione: fase-fase (3Ø) o fase-neutro (1Ø) ai morsetti motore sotto carico
2. Misura corrente: pinza amperometrica su ogni fase. Media per 3Ø.
3. Misura fattore di potenza: analizzatore qualità energia o misuratore PF. Critico! Il PF varia 0.6–0.9 a seconda del carico.
4. Calcola:
   • 1Ø: P_abs = V × I × PF
   • 3Ø: P_abs = √3 × V_LL × I_media × PF

Metodo 2: Targhetta + stima carico

Se non puoi misurare il PF:

• Targhetta: HP nominale, Tensione, FLA, PF, Efficienza (a pieno carico)
• Stima carico %: I_misurato / FLA × 100%
• Usa curva efficienza (dal produttore) a quel carico %
• P_out = HP × 746 × carico%
• P_abs = P_out / η(carico%)

Metodo 3: Coppia × Velocità (dinamometro / strumentato)

P_out (Watt) = Coppia (N·m) × Velocità (rad/s) Velocità (rad/s) = RPM × 2π / 60 P_abs = P_out / η

Usato in laboratori di prova, non in campo.

Esempio risolto

Targhetta: 10 HP, 460V, 3Ø, FLA=12.4A, PF=0.85, η=91.7%

Misurato: V=465V, I=9.2A media, PF=0.78 (a carico parziale)

P_abs = 1.732 × 465 × 9.2 × 0.78 = 5.760 W = 5.76 kW P_out = 5.76 × η_est Al ~75% carico, η ≈ 91% → P_out ≈ 5.24 kW = 7.0 HP

Fattori critici che influenzano la potenza assorbita

• Carico: P_abs ∝ carico. A vuoto: 20–40% FLA, PF 0.1–0.3 (corrente magnetizzante)
• Tensione: Tensione bassa → corrente più alta per stessa potenza → perdite più alte
• Sbilanciamento tensione: 1% sbilanciamento → 6–10% sbilanciamento corrente → riscaldamento extra
• Armoniche (alimentato VFD): Perdite extra da armoniche PWM. Usa motore nominale VFD.
• Temperatura: Motore caldo → R più alta → perdite I²R più alte → η più bassa
• Altitudine: >1000m → derating (meno aria raffreddamento)

Perché la potenza assorbita è importante

• Dimensionamento circuiti: NEC 430.22 — conduttori al 125% FLA
• Protezione sovraccarico: NEC 430.32 — scatto a 115–125% FLA (modello termico)
• Costo energia: kWh = P_abs(kW) × ore × tariffa
• Dimensionamento trasformatore/generatore: kVA = P_abs / PF
• Conformità armoniche: IEEE 519 — distorsione corrente ingresso VFD

Strumenti per il lavoro

• Analizzatore qualità energia: Fluke 430, Hioki PW6001 — V, I, PF, P, THD, armoniche
• Pinza amperometrica + tester: Buono per 3Ø bilanciato se PF noto/misurato separatamente
• Display VFD: La maggior parte dei VFD riporta kW ingresso, kW uscita, PF, corrente
• Sottomisurazione: misuratore di classe commerciale su alimentatore motore

La potenza assorbita non è un numero fisso — è una funzione di carico, tensione e condizione. Misurala in condizioni operative effettive. Il FLA targhetta è un massimo, non un valore tipico.