Tento jednoduchý způsob měření výkonu motorů (hnacích strojů obecně) použil už v roce 1821 francouzský fyzik Gaspard Clair François Marie Riche de Prony. Zařízení nese dodnes jeho zkrácené jméno - Pronyho brzda. Pro menší výkony řádu jednotek až stovek wattů stačí sevřít hřídel mezi dva dřevěné špalíky s prohlubní. Pro výkony větší je zapotřebí použít brzdu masivnější, např. dle níže uvedeného obrázku a nezapomenout ji během měření ochlazovat, aby se nezačala zadírat. Při dobrém provedení, velké kluzné ploše a vydatném chlazení dokáže tato brzda krátkodobě měřit výkony i v řádu desítek kilowattů.
Rychlý výpočet:
Z údajů změřených na brzdě lze vypočítat -
- - jmenovitý výkon motoru
- Motor se nastaví na chod s jmenovitým množstvím hnacího média (např. průtok vody vodní turbínou). Množství hnacího média je zapotřebí během brždění kontrolovat, případně doseřídit tak, aby zůstávalo během celého měření stále stejné. Sledují se otáčky a brzda se přitom pozvolna utahuje, až průběžné otáčky nezatíženého motoru poklesnou na otáčky jmenovité. Tedy ty, na které je stroj podle výpočtů konstruován. Pak se odečte hodnota na stupnici váhy a vypočítá se výkon motoru.
- - výkonovou charakteristiku motoru
- Při měření se brzda v postupných krocích utahuje. Při každém kroku se změří otáčky stroje a na váze se odečte brzdná síla. Takto se získá větší počet údajů, které se sestaví do přehledné tabulky. Údaje se v tabulce přepočítají na výkon. Podle tabulky se pak nakreslí graf, kde na svislé ose je výkon, na ose vodorovné otáčky. Graf se následně vyhodnotí a zvolí se podle něj nejoptimálnější provozní otáčky a zatížení.
- - charakteristiku účinnosti motoru
- Pokud se výkonových charakteristik změří více při různém množstvím hnacího média, pak po přepočtu lze získat graf na kterém je patrno, jakou má motor v tom kterém režimu účinnost a v praxi najít provozní oblast při které bude pracovat nejekonomičtěji.
Pro základní představu o rozměrech:
- Hnací stroj s otáčkami 1000ot./min a vyššími dokážete změřit pružinovou váhou s rozsahem do 10kg na rameni L = 0,5 metru až do výkonu 4kW.
- Hnací stroj s otáčkami v rozmezí od 250 do 1000ot./min. můžete měřit pružinovou váhou s rozsahem do 30kg na rameni L = 1 metr, pokud jeho výkon nepřesáhne 7kW. Pro slabší hnací stroje do 2,5kW vyhoví pružinová váha s rozsahem do 10kg zavěšená na metrovém rameni.
- Hnací stroj s otáčkami v rozmezí od 100 do 250ot./min můžete změřit pružinovou váhou s rozsahem do 30kg na rameni L = 1 metr, pokud jeho výkon nepřesáhne 3kw. Na rameni L = 2 metry se měřící rozsah zvýší do 6kW.)
- Hnací stroj s otáčkami v rozmezí od 50 do 100ot./min. můžete změřit pružinovou váhou s rozsahem do 30kg na rameni L = 1,5 metru, pokud jeho výkon nepřesáhne 2kW, na rameni L = 2 metry se měřící rozsah zvýší na 3kW a na rameni 2,5 metru naroste k 3,8kW)
- Hnací stroj s otáčkami od 25 do 50ot./min můžete změřit pružinovou váhou s rozsahem do 30kg na rameni L = 2 metry, pokud jeho výkon nepřesáhne 1,5 kW.
- Při otáčkách 25ot./min a nižších a současně výkonech vyšších než 1,5kW budete muset použít buď delší rameno než 2 metry nebo váhu s větší nosností než 30kg (mincíře se dělají do 50kg), případně podělit sílu působící na váhu pomocí kladkostroje.
Vzorec pro Pronyho brzdu:
Základní výpočtový vzorec pro výpočet výkonu na brzdě zní:
výkon P[watty] = 2 × π × n [ot./sec.] × G [N] × L [m]
Chcete-li si ušetřit komplikované počítání s Ludolfovým číslem, otáčkami v sekundnách a měření síly na rameni brzdy v newtonech, použijte následující vzorec, kde se používají vstupní hodnoty v otáčkách za minutu, kilogramech odečtených přímo na stupnici váhy a délka ramene v metrech:
výkon P[watty] = 1,03 × n[ot./min.] × G[kg] × L [m]
Pokud víte, že vaše měření není příliš přesně provedeno a na nějaké té setině nezáleží, můžete se spokojit s úplně jednoduchým vzorcem:
přibližný výkon P[watty] = n[ot./min.] × G[kg] × L [m]
