Перейдемо тепер до розгляду окремих вузлів стрічкопротягувального механізму. Один з найбільш важливих вузлів такого механізму - електродвигун. Від правильного вибору електродвигуна для даного стрічкопротягувального механізму залежать не тільки параметри останнього, але і робота магнітофона в цілому. Особливо це відноситься до малогабаритним носимым магнітофонам з живленням від автономних джерел струму.

В популярній літературі про магнітного запису звуку мало або майже не приділяється уваги електродвигунів. Ми вирішили розповісти про сайт докладніше.

У стрічкопротяжних механізмів професійних, побутових і аматорських магнітофонів з живленням від електричної мережі змінного струму застосовують, як правило, однофазні синхронні або асинхронні електродвигуни змінного струму. Такий електродвигун складається із статора з парним числом полюсів, в пазах між якими розміщені робоча (основна) і фазосдвигающая (додаткова, або збудлива) обмотки, ротора, виконаного зазвичай у вигляді так званої білячої клітки.

У магнітофонах з живленням від автономних джерел струму (батарей, акумуляторів тощо) зазвичай використовують колекторні електродвигуни з регулятором обертів. Одне з основних умов, що пред'являються до таких електродвигунів,- мале споживання струму від джерела живлення при високому ККД. Тому в таких електродвигунах замість обмотки збудження застосовують постійний магніт з высокоэрцитивного сплаву.

Пристрій і принцип дії колекторного електродвигуна постійного струму вам має бути добре відомий з шкільного курсу фізики. Проте деякі положення нам доведеться нагадати.

З основ електротехніки відомо, що якщо провідник помістити в магнітне поле і пропустити через нього постійний електричний струм, то на провідник буде діяти сила, яка прагне виштовхнути його з магнітного поля. Ця електромагнітна сила пропорційна магнітній індукції, довжині провідника і струму, а її напрям дії можна визначити за правилом лівої руки.

Статор колекторного електродвигуна має зазвичай два полюси. Коли біля одного полюса струм у провіднику ротора направлений в одну сторону, тоді під іншим полюсом він спрямований у протилежний бік. Тому в електродвигуні постійного струму по обмотці ротора проходить змінний струм. На два протилежних провідника ротора діє сила, яка створює обертаючий момент. Однак цей обертаючий момент (умовно назвемо його розрахунковим) ніколи не буває дорівнює дійсному.У реальних умовах роботи електродвигуна частина обертаючого моменту буде витрачена на покриття втрат всередині самого електродвигуна, наприклад на подолання тертя в підшипниках вала ротора. Тому діє обертаючий момент завжди менше розрахункового.

Подивимося тепер, що відбувається з електродвигуном при його роботі. Як тільки ротор електродвигуна почав обертатися, у проводі його обмотки буде наводитися е. д. с., яка за законом Ленца спрямована проти напряму джерела струму. Виходячи з цього положення, що споживається електродвигуном струм I може бути визначений відношенням: I = (U - E)/R, A;

де U - напруга джерела струму, В; 
Е - е. д. с., що наводиться в обмотці ротора, В; 
R - опір обмотки ротора, Ом.

Поки до валу електродвигуна не докладено ніякої механічної навантаження, електродвигун працює в так званому режимі холостого ходу і його ротор обертається з найбільшою швидкістю. При цьому в обмотці ротора наводиться найбільша е. д. с., а споживається електродвигуном струм буде найменшим. Але ротор ніколи не може розвинути таку швидкість обертання, при якій е. д. с. Е порівнюється з прикладеною напругою U.Якщо б це сталося, то чисельник наведеної формули перетворився б на нуль, електродвигун перестав би споживати струм від джерела живлення і обертаючий момент став би дорівнює нулю.

У реальних умовах роботи до валу електродвигуна завжди знаходиться якась навантаження, що складається з опору механізму, який електродвигун приводить в рух. Коли ця навантаження мала, струм, що споживається електродвигуном, невеликий. У міру збільшення навантаження зростає споживаний струм і знижуються оберти ротора. Може настати момент, коли навантаження на вал електродвигуна перевищить допустиму і ротор зупиниться.Стан електродвигуна, коли він підключений до джерела струму, а його ротор з-за надмірного навантаження на вал не обертається, називається коротким замиканням електродвигуна. З тієї ж формули видно, що при короткому замиканні електродвигун буде споживати найбільший струм, так як при нерухомому роторі е. д. с. дорівнює нулю. Отже, в момент включення електродвигуна, коли ротор нерухомий, струм в його обмотці може в кілька разів перевищувати номінальний.Але цей струм завдати шкоди електродвигуна не може, бо він діє недовго і за невеликий час розгону ротора обмотки перегріватися не встигають.

Чи звернули ви увагу на ту обставину, що в міру збільшення навантаження на вал електродвигуна обертів ротора знижуються. Інакше кажучи, число обертів ротора залежить від прикладеної до валу електродвигуна моменту навантаження. Залежність швидкості обертання ротора від прикладеного моменту навантаження показує механічну характеристику електродвигуна. Електродвигуни постійного струму мають, як правило, так званої м'якої механічною характеристикою, коли всяке збільшення моменту навантаження викликає зменшення швидкості обертання ротора.Але як ми з'ясували раніше, електродвигун, який приводить в рух стрічкопротяжний механізм магнітофона, повинен мати постійну швидкість обертання ротора, мало залежить від моменту навантаження, який в лентопротяжном механізмі може змінюватися в досить широких межах. Щоб такий електродвигун можна було використовувати в лентопротяжном механізмі магнітофона, до нього додають регулятор швидкості обертання ротора.

Одним з найстаріших, широко розповсюдженим і добре себе зарекомендували, є спосіб стабілізації обертання ротора за допомогою відцентрового регулятора контактного типу, який при простоті конструкції забезпечує досить високу стабільність і надійність в роботі.Пристрій контактного відцентрового регулятора показано на рис. 35. Він являє собою пристрій з розривним електричним контактом, розміщене на валу електродвигуна. Контакти регулятора включають послідовно з обмоткою ротора.Їх призначення - автоматичне відключення або включення обмотки електродвигуна від джерела живлення. Такий відцентровий регулятор має рухливий 1 і нерухомий 2 контакти. Рухомий контакт забезпечений грузиком 3 і поворотною пружиною 4, яка притискає рухливий контакт до нерухомого.Останній зазвичай роблять регулюються, наприклад, об'єднують його з гвинтом 5. Підбираючи положення нерухомого контакту, можна в невеликих межах змінювати швидкість обертання ротора. Цим забезпечується регулювання відцентрового регулятора на задану швидкість обертання ротора.

Робота регулятора заснована на взаємодії відцентрової сили, що діє на грузик і протидії їй сили поворотної пружини. При включенні електродвигуна, коли його ротор, обертаючись, набирає обертів, відцентрова сила поступово зростає, а сила протидії поворотної пружини залишається незмінною. Коли швидкість обертання ротора досягне певного значення, дія сили поворотної пружини компенсується відцентровою силою грузика і настає рівновага системи, при якому тиск на контакти регулятора наближається до нулю.У цих умовах достатньо найменшого збільшення швидкості обертання ротора і контакти регулятора розімкнуться, перериваючи харчування обмотки електродвигуна. Негайно ж відбудеться зниження числа оборотів ротора, відцентрова сила зменшиться і контакти регулятора знову з'єднаються між собою, що призведе до підключення обмотки електродвигуна до джерела живлення і збільшенню швидкості обертання ротора. Таким чином, робота регулятора буде циклічної і його рухомий контакт, постійно вібруючи, то підключає, то відключає обмотку електродвигуна від джерела живлення.При цьому швидкість обертання ротора також буде змінюватися, вагаючись між максимальними і мінімальними її значеннями, але поблизу якогось середнього значення, яке називається середньою швидкістю обертання ротора.

По конструкції контактний відцентровий регулятор може бути реверсивним або нереверсійним. У першому випадку він однаково працює при будь-якому напрямку обертання ротора, а в другому - тільки при певному напрямку обертання ротора: правому або лівому.Застосовуються в побутовій апаратурі магнітного запису звуку електродвигуни з контактними відцентровим регулятором забезпечують середню швидкість обертання ротора з коливаннями в межах +-1 - 2%, причому ці коливання середньої швидкості забезпечуються при великих перепадах моменту навантаження, напруги джерела живлення і навколишньої температури.

Основним недоліком контактного відцентрового регулятора було і залишається до цих пір наявність розривних контактів, робота яких протікає у важких умовах. Тому надійність роботи електродвигуна з контактним відцентровим регулятором у великій мірі залежить від роботи контактів регулятора, де порушення контактування зазвичай відбувається не через підгоряння або зносу контактів, а через утворення на них неэлектропроводящих плівок, нальоту або прилипання частинок пилу.Історично склалося так, що відцентрові регулятори стали застосовувати в електродвигунах задовго до появи транзисторів. У той час захист контактів регулятора, що включаються безпосередньо в ланцюг живлення ротора, зводилася до шунтування їх резисторами або ланцюжками, що складаються з резистора і конденсатора. Резистори, включені паралельно контактам регулятора, не дозволяють розвиватися високій напрузі в момент розриву індуктивного кола ротора. Очевидно, що чим менше опір шунтуючого резистора, тим краще він захищає контакти регулятора.Але безмежно зменшувати опір резистора не можна, так як це призводить до збільшення струму, що протікає через резистор, і, як наслідок, до порушення стабілізації швидкості обертання ротора.

З широким розповсюдженням транзисторів їх стали використовувати для захисту контактів відцентрового регулятора. Одночасно вони сприяють придушення електромагнітних перешкод, що утворюються при роботі регулятора. Правда, в більшості випадків вимоги, що пред'являються до захисту контактів і придушення перешкод, виявляються несумісними, і тоді для придушення перешкод доводиться застосовувати спеціальні захисні фільтри. Одна з найбільш простих і добре зарекомендували себе схем захисту контактів відцентрового регулятора за допомогою прохідного транзистора Т показана на рис. 36.У цій схемі режим роботи транзистора підібраний таким чином, що в момент замикання контактів регулятора ЦР він відхрещується і опір між колектором і емітером транзистора різко зменшується. Так як ця ділянка ланцюга включений паралельно резистору Ю, він шунтує його, збільшуючи напругу на обмотці електро-двигуна, і швидкість обертання ротора зростає. Коли обороти ротора досягнуть певної межі, контакти регулятора розімкнуться, транзистор закриється, опір між колектором і емітером зросте і на резисторі R3 відбудеться падіння напруги живлення.Це призведе до зменшення напруги на обмотці електродвигуна і, як наслідок, до зменшення швидкості обертання ротора. Але в цей час контакти відцентрового регулятора замкнуться, транзистор відкриється і робота схеми почнеться спочатку, повторюючись стільки разів, скільки разів будуть розмикатися або замикатися контакти регулятора.