Der Pronysche Zaum dient dazu, das Drehmoment T bzw. die mechanische Leistung P eines Motors zu bestimmen. Das Prinzip ist einfach: Man klemmt einen Hebel mehr oder weniger stark an die Motorenachse. Durch die Reibungskräfte wird der Hebel dann so stark verdreht, bis das rückstellende Drehmoment T = F · L dem Motordrehmoment entspricht.
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Damit das rückstellende Drehmoment mit zunehmender Verdrehung größer wird, darf der Hebel natürlich nicht mit einer gleichbleibenden Gewichtskraft belastet werden, sondern mit einer Federwaage. Dann vergrößert sich automatisch die Kraft F bei zunehmender Verdrehung.
Mittels Drehmoment t und Drehzahl f kann auch die mechanische Leistung P ermittelt werden. Es gilt:
In diesem Experiment wird es darum gehen, das Drehmoment T und die Leistung P eines kleinen Elektromotors in Abhängigkeit von der Drehzahl f zu bestimmen.
Je stärker man den Hebel mittels Schraube an die Motorenachse klemmt, desto größer wird das Drehmoment T bzw. desto geringer die Drehzahl f. Das Drehmoment T muss also mit kleiner werdender Drehzahl f wachsen.
Zur Kraftmessung verwende ich günstige Federwaagen von Amazon:
Den leistungsstarken Gleichstrommotor hatte ich bereits zuhause:
Die Holzleiste klemme ich nicht direkt an die Motorenachse, sondern an eine Motorkupplung mit größerem Durchmesser:
Damit ich die Drehzahl leicht bestimmen kann, klebte ich eine M3 Gewindestange ins Ende der Motorkupplung. Daran fixiere ich dann eine schwarze Papierscheibe, auf die ich ein kleines Stück Alufolie klebe. Dieses reflektiert mir dann immer bei jeder Umdrehung den Laser oder das IR-Licht des Drehzahlmessers.
Zur Fixierung des Motors dient eine gewöhnliche Rohrschelle aus dem Baumarkt:
Die Motorklemmung werde ich wiefolgt umsetzen:
Die Holzleiste aus Buchenholz gibt es günstig im Baumarkt:
Anstelle der Federwaagen werde ich eine simple Waage verwenden. Diese hat den Vortei, dass ich eigentlich nichts nachkorrigieren muss, was ja bei den Federwaagen mit Sicherheit der Fall gewesen wäre. Bei der Waage verändert sich der Winkel zwischen Kraft und Kraftarm nahezu überhaupt nicht und ich kann die „Kraft“ digital ablesen…
Der Holzbalken mit der Motorklemmung:
Das schwarze Papier mit dem kleinen aufgeklebten Aluminiumstück für den Arduino-Drehzahlmesser:
Bei ausgeschalteten Motor habe ich die Waage auf Null gesetzt:
Der komplette Aufbau wie immer auf dem Küchenboden 😉
Mit eingeschalteten Motor:
Zur Berechnung des Drehmoments benötige ich natürlich die Länge des Hebels, konkret L = 27 cm:
Die erhaltenen Messwerte und die Graphen T(f) und P(f):
Das Youtube-Video reiche ich wie immer nach…
