Un utilizzatore elettrico è una apparecchiatura che necessita di potenza elettrica per svolgere la funzione per cui è stata costruita. La potenza elettrica, generalmente, viene convertita in un’altra forma (luminosa, meccanica, termica) ma può essere utilizzata come tale, ad esempio per far funzionare circuiti elettronici analogici o digitali.
Quando l’utilizzatore elettrico è collegato ad una rete di alimentazione – tipicamente in corrente alternata sinusoidale – diventa un carico elettrico, cioè un elemento che grava su di essa assorbendone corrente elettrica ad un determinato valore di tensione: è proprio la corrente assorbita che caratterizza il carico elettrico ai fini del dimensionamento dell’impianto.
Un motore asincrono trifase (MAT) è una macchina elettrica rotante che, sfruttando le leggi dell’induzione elettromagnetica, trasforma la potenza di alimentazione in potenza meccanica disponibile all’albero (coppia motrice × velocità di rotazione).
La conversione ingresso-uscita non è integrale, cioè è caratterizzata da un rendimento (ƞ o ƞ%) che è inferiore a 1 o, in termini percentuali, al 100%; ciò significa che parte della potenza elettrica assorbita viene persa per diverse cause: attrito delle parti mobili, ventilazione, calore e isteresi magnetica. Inoltre, funzionando in regime alternato sinusoidale, la potenza complessiva che il motore assorbe dalla rete (Apparente, S) solo in parte (Attiva, P) viene trasformata in potenza meccanica; la restante parte (Reattiva, Q) serve a creare il campo magnetico rotante nello statore del motore che darà vita all’induzione e al movimento del rotore.
Per determinare tali potenze è fondamentale conoscere il fattore di potenza (cosφ). Un MAT è il tipico carico trifase equilibrato composto, cioè, da tre elementi (impedenze) ohmico-induttivi uguali fra loro che assorbono una terna di correnti alternate sinusoidali (di linea, IL) aventi uguale frequenza (quella di rete), uguale valore efficace ma sfasate tra loro di 120°: la loro somma, istante per istante, è pari a zero Ampere.
Ciò non rende necessario il conduttore di neutro. Tipicamente le tre impedenze di carico sono collegate a triangolo (ogni impedenza è alimentata ad una tensione concatenata o di linea, Uc) ma possono essere collegate temporaneamente a stella (ogni impedenza è alimentata ad una tensione stellata o di fase, UF) durante l’avviamento o spunto MAT(0,5 : 3 secondi) per ridurne l’assorbimento di corrente.
Indipendentemente dalla modalità di collegamento dei singoli elementi le potenze che caratterizzano il MAT come carico elettrico non variano e sono date da:
La potenza meccanica (PMEC) del motore, come già accennato, è legata a quella elettrica attiva:
e costituisce un dato di targa di un MAT insieme al rendimento e al fattore di potenza (solo i motori elettrici utilizzati in apparecchi per uso domestico recano come dato di targa la potenza elettrica attiva).
La corrente assorbita dal motore asinscono trifase a regime (dopo lo spunto) da ogni fase della linea, in valore efficace, è quindi data da:
La corrente di spunto è tipicamente compresa tra 5 e 8 volte quella di regime.
