В даний час для стабілізації швидкості обертання ротора електродвигуна постійного струму широко застосовується так звана мостова схема, вперше запропонована Р. В. Эйзером для транзисторного магнітофона «Мрія». Особливість такої схеми полягає в тому, що вона не вимагає наявності відцентрового регулятора і надійно працює при зміні як моменту навантаження на валу електродвигуна, так і напруги живлення. Єдина вимога, яка пред'являється до електродвигуна,- наявність щіток з лінійною залежністю перехідного опору від струму, наприклад металевих.

На рис. 37, зліва показана принципова схема моста, де опір обмотки ротора Рд утворює одне плече моста, резистор Ра - інше, а відсутні для рівноваги моста опору - резистори Рб і Рв. Ви, безперечно, знаєте, що при балансі мосту зміна напруги в однієї з його діагоналей не викликає появи струму в іншій діагоналі. Але як тільки баланс моста порушується, всяка зміна напруги в одній діагоналі викликає появу струму в іншій діагоналі, і цей струм можна використовувати для керування роботою електродвигуна.

Умова рівноваги розглянутого нами мосту виражається формулою Ра/Рд = Рб/Рв, де Рд - сумарний опір обмотки ротора і ковзного контакту між колектором і щітками. У цьому випадку напруга U ав між точками А і В мосту прямо пропорційно швидкості обертання ротора n, виражається формулою U ав = k x n і не залежить від моменту навантаження на вал електродвигуна і напруги джерела живлення.

У практичній схемою, показаної на тому ж малюнку праворуч, управління швидкістю обертання вала електродвигуна виробляється шляхом порівняння напруги U ав з опорною напругою на стабілітроні Д1 та отримання різницевого сигналу, який після посилення транзистором Т1 управляє прохідним транзистором Т2. Робота останнього аналогічна роботі такого ж транзистора в схемі з відцентровим регулятором. Функцію резистора Ра мостової схеми тут виконує резистор Р4, а інших - резистори Р2, Р3, Р5 і Р6.Змінним резистором Р3 можна змінювати співвідношення плечей моста і тим встановлювати його баланс при номінальній напрузі живлення.Резистор Р5, що входить в одне з плечей моста, являє собою котушку з мідного дроту, опір якої підібрано з таким розрахунком, щоб забезпечити мінімальне зміна швидкості обертання ротора з-за зміни температури навколишнього середовища.

У магнітофонах з живленням від електричної мережі змінного струму, як ми говорили вище, використовують однофазні синхронні і асинхронні електродвигуни, до розгляду принципу дії яких ми тепер приступаємо.

Якби в нашому розпорядженні був колекторний електродвигун з обмотками на статорі, можна було б виконати такий досвід. Видаливши з електродвигуна ротор з колектором і щітками, поставимо на його місце який-небудь сталевий циліндр, в якому за твірною його окружності просвердлено ряд отворів і в ці отвори вставлені мідні стрижні, сполучені між собою. Ось ці стрижні і утворюють так звану білячу клітку.Якщо тепер ми підвели до обмотці статора змінний електричний струм, наприклад, від електричної мережі, то електродвигун б почав гудіти, але ротор з місця не зрушив. Гудіння електродвигуна означало б, що близько статора утворюється магнітне поле і поле наводить в стрижнях ротора, електричний опір яких у багато разів менше опору самого ротора, е. д. с., тобто по стрижнях ротора проходять струми. Доторкнувшись рукою до валу електродвигуна, ми б відчули його тремтіння - вібрацію.Якщо б тепер ми спробували різко крутнути вал в будь-яку сторону, то ротор б почав обертатися і зупинити його було б досить важко, так як електродвигун мав би якимось моментом обертання. Зупинити ротор можна було б тільки тоді, коли сила гальмування перевищила б обертаючий момент.

Розглянутий нами досвід показує принцип дії електродвигуна змінного струму. Він полягає в тому, що е. д. с. в обмотці ротора (стрижнях «білячої клітки») наводиться змінним полем статора. Отже, до обмотці ротора немає потреби підводити електричний струм, і такого електродвигуна не потрібні ковзні контакти, тобто колектор зі щітками. Крім цього, так як обмотка ротора не з'єднана з джерелом живлення, її не можна ізолювати від сердечника ротора. Все це значно спрощує конструкцію електродвигуна і збільшує її надійність в роботі.Якщо до цього додати, що відсутність ковзних контактів виключає перешкоди, що неминуче виникають при постійних розривах електричної ланцюга, то стане зрозуміло, чому такі електродвигуни знайшли саме широке застосування в звукозаписної і звуковідтворювальної апаратури.

Але як зробити, щоб ротор електродвигуна починав обертатися без сторонньої допомоги? Виявляється, це можливо в тому випадку, якщо магнітне поле статора також буде обертатися. Інакше кажучи, потрібно зробити так, щоб магнітне поле статора постійно зрушувала. Тоді ротор буде слідувати за таким полем і відпаде потреба запускати вручну.З'ясувалося також, що найбільш просто це можна здійснити розташуванням на статорі електродвигуна додаткової обмотки і зробити так, щоб магнітне поле додаткової обмотки було зрушено на 90' по відношенню до магнітного поля робочої обмотки. Тому таку додаткову обмотку називають фазозсувної. А здійснюється зсув фази завдяки включенню послідовно з обмоткою конденсатора постійної ємності. Ось чому такі електродвигуни іноді називають ще і конденсаторними. Схема включення такого електродвигуна показана на рис. 38.

Рис. 88. Схема включення електродвигуна змінного струму, що має робочу (РВ) і фазозсувну (ФО) обмотки.

В електродвигуні змінного струму пакети статора і ротора набирають із пластин, які штампують із спеціальної електротехнічної сталі.Отвори в роторі завжди трохи зміщені таким чином, щоб утворені ними стрижні мали невеликий кут по відношенню до полюса. Самі отвори заливають чистим алюмінієм так, щоб всі стрижні, утворені цими отворами, були з'єднані між собою. Таким чином отримують «білячу клітку», про яку ми розповідали вище.

Однофазні електродвигуни змінного струму можуть бути синхронними і асинхронними (не синхронними). Виконання електродвигуна залежить від конструкції ротора. В синхронних електродвигунах ротор має скоси, завдяки чому утворюються явно виражені полюса, а в асинхронному електродвигуні ротор круглий.

Швидкість обертання ротора і синхронного електродвигуна змінного струму залежить від числа пар р полюсів його робочої обмотки і частоти f живильної електричної мережі і виражається формулою: n = 60f/p.

З цієї формули видно, що швидкість обертання ротора синхронного електродвигуна строго постійна, якщо, звичайно, постійна частота електричного струму, що живить електродвигун, і момент навантаження не перевищує обертаючий момент.

Швидкість обертання ротора асинхронного електродвигуна завжди трохи нижче. Пояснюється це наявністю різниці швидкостей між магнітними полями, створюваними статором і ротором. Цю різницю швидкостей називають ковзанням і оцінюють у відсотках. У асинхронних електродвигунів, які використовуються у магнітофонах, ковзання зазвичай не перевищує 10%. Швидкість обертання асинхронного електродвигуна залежить ще й від моменту навантаження, що прикладається до валу електродвигуна. Швидкість буде тим менше, чим більше механічне навантаження на вал.Однак зі збільшенням моменту навантаження ковзання ротора практично не збільшується і швидкість обертання ротора майже не змінюється, якщо, звичайно, навантаження на вал електродвигуна постійна і не перевищує допустиму.

Електродвигуни змінного струму в залежності від конструкції ротора можуть мати різну механічну характеристику, яка, як ми говорили вище, показує залежність швидкості обертання ротора від моменту навантаження. Якщо збільшення моменту навантаження не викликає зміни швидкості обертання ротора, то вважають, що такий електродвигун має абсолютно жорсткої механічної характеристикою. В електродвигунах, що мають жорсткої механічної характеристикою, відбувається незначне зменшення швидкості обертання ротора ат збільшення моменту навантаження.У електродвигунів з м'якою механічною характеристикою навіть невелике збільшення моменту навантаження викликає помітне зменшення швидкості обертання ротора.

Абсолютно жорсткої механічної характеристикою мають, як правило, синхронні електродвигуни. Асинхронні електродвигуни в залежності від конструкції ротора можуть мати жорстку або м'яку механічну характеристику. Якщо ротор асинхронного електродвигуна виконаний у вигляді «білячої клітки» з низьким омічним опором, то такий електродвигун має жорсткої механічної характеристикою. Якщо ж ротор зробити у вигляді «білячої клітки», але з високим омічним опором або ж виготовити його із сталі або чавуну, то механічна характеристика електродвигуна буде м'якою.

Механічна характеристика електродвигуна визначає його місце в магнітофоні. Так, синхронний електродвигун з абсолютно жорсткою механічною характеристикою використовують, як правило, тільки в якості ведучого електродвигуна в професійних магнітофонах з трехмоторным стрічкопротяжним механізмом. Іноді в таких конструкціях застосовують асинхронні електродвигуни з жорсткою механічною характеристикою. В якості бічних електродвигунів в трехмоторных стрічкопротяжних механізмів використовують асинхронні електродвигуни тільки з м'якою механічною характеристикою.До одномоторних і двомоторних стрічкопротяжних механізмів побутових і аматорських магнітофонів зазвичай застосовують асинхронні електродвигуни з жорсткою механічною характеристикою.

Електродвигуни змінного струму, як і електродвигуни з живленням від джерела постійного струму, можна реверсувати. Щоб змінити напрямок обертання ротора, досить поміняти місцями висновки від однієї з обмоток: робочої або фазозсувної. Це призведе до зміни напрямку обертання поля статора, а звідси і до зміни напрямку обертання ротора.