無刷自控電機就是一種克服了鼠籠式異步電動機啟動電流大，啟動轉(zhuǎn)矩小；繞線式異步電動機裝有碳刷、滑環(huán)和復(fù)雜的啟動裝置等缺點；而保留了鼠籠電動機結(jié)構(gòu)簡單、維護工作量小；繞線電機啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩大等優(yōu)點的電動機。它的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。無刷自控電機能根據(jù)電機轉(zhuǎn)速，自動控制串入電機轉(zhuǎn)子內(nèi)的電阻大小，達到增加電機啟動轉(zhuǎn)矩，減少電機啟動電流和實現(xiàn)繞線式異步電動無刷運行的目的。它不但能使異步電動機啟動的電流由5—7Ie降到0.4—1.7Ie時，電機的啟動轉(zhuǎn)矩（0.4--1.6Me）和啟動時間保持不變，還能使電機以z大轉(zhuǎn)矩（1.6--3.1Me）啟動。它可以代替鼠籠電機及其啟動裝置；繞線電機的滑環(huán)、碳刷及其啟動裝置。它可利用普通繞線式異步電動機，去掉滑環(huán)、碳刷及啟動裝置，并更換成無刷自控電動機啟動器后獲得。

　　2.過大的啟動電流和過小的啟動轉(zhuǎn)矩造成的危害

　　普通異步電動機啟動電流達到額定電流的5--7倍，而啟動轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0.4--1.6倍。它在電網(wǎng)條件（電機啟動時的電網(wǎng)壓降小于10%）和工藝條件（啟動轉(zhuǎn)矩滿足）允許的情況下，可以直接啟動。但過大的啟動電流、過小的啟動轉(zhuǎn)矩和過長的啟動時間給電機和電網(wǎng)造成了極大的危害。

　　當電機啟動電流達到額定電流的6--7倍時，線圈發(fā)熱量是電機在正常運行時的36--49倍，產(chǎn)生的電磁力同樣達到了36--49倍。過高的溫度、過快的加熱速度、過大的溫度梯度和電磁力，產(chǎn)生了極大的破壞力，縮短了定子線圈和轉(zhuǎn)子銅條（特別是轉(zhuǎn)子常利用趨膚效應(yīng)現(xiàn)象，降低啟動電流，轉(zhuǎn)子銅條在啟動時，表面的溫度達到350℃以上）的使用壽命。如柳鋼公司燒結(jié)廠29m2燒結(jié)主風(fēng)機電機為兩臺1000KW鼠籠電機，全壓直接啟動，1997年一年內(nèi)累計燒毀電機六次。1998年開始采用降壓啟動后，到2002年止，已累計運行4年，再沒有出現(xiàn)一次電機燒毀事故。正因如此，有關(guān)統(tǒng)計顯示：電機直接啟動時間不及電機運行時間的0.1%，但故障率占到電機全部故障率的30%以上。

　　電機的供電裝置一般是按電機額定電流選擇的，過大的啟動電流往往造成供電裝置的觸頭發(fā)熱，觸頭周圍絕緣老化，也是供電裝置損壞的一個主要原因。如南陽煉油廠丙烷裝置，其供電變壓器容量為800kvA，而z大電機容量只有130kw，完全具備電機直接啟動的條件，但過大的啟動電流，在2001年內(nèi)，三次造成低壓開關(guān)柜短路，生產(chǎn)裝置三次停產(chǎn)檢修，給該廠造成了極大的經(jīng)濟損失。

　　由于上述一些原因，大容量的電動機在電網(wǎng)和工藝條件均滿足的情況下，也常采取減少啟動電流的措施，以提高供電的可靠性和降低電機的故障率。但啟動裝置過高的價格（特別是中高壓電動機，軟啟動裝置+啟動開關(guān)柜等的價格是電機價格的1.5倍以上）、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，不但增加了用戶的成本和降低了電力拖動系統(tǒng)的可靠性。同時，電機啟動轉(zhuǎn)矩與啟動電流的平方成正比，當采用降低定子電壓啟動方式時，如啟動電流由6Ie降到了3Ie時，電機啟動轉(zhuǎn)矩將減少4倍，電機啟動時間增大5倍以上。正因如此，對啟動轉(zhuǎn)矩要求比較大、啟動時間要求比較短的電機，只能利用繞線式電機代替鼠籠式電機。

　　繞線式電機因其有碳刷、滑環(huán)及啟動控制系統(tǒng)，無法用在對拖動系統(tǒng)可靠性及免維護性要求比較高的場合。如油田廣泛使用的抽油機，需要大啟動轉(zhuǎn)矩電機，但因它們?nèi)堪惭b在野外，數(shù)量具大（年產(chǎn)原油18萬噸的河南油田，其抽油機電機數(shù)量就超過2千臺、大慶油田超過5萬臺），為提高電機拖動的可靠性，不得不采用鼠籠電機；同時，為了增加啟動轉(zhuǎn)矩，又不得不增加電機容量。使得抽油機電機的平均負載率不及電機額定功率的30%。它不但增加了電力拖動系統(tǒng)成本、還降低了電機的固有效率，浪費了大量的能源。

　　為了說明無刷自控電機的優(yōu)越性，現(xiàn)以一臺1400KW、ne=1488r/min、6KV、Ie=154.A、Ist/Ie=6.38、Mmax/Me=2.3；的鼠籠型電動機拖動一臺主風(fēng)機和一臺1400KW的繞線式電動機拖動相同的負載，并均配置水電阻軟啟動器（水電阻啟動器的價格只及可控硅、磁飽和電抗器軟啟動器的1/2）為例，說明其設(shè)計方法、啟動性能和拖動系統(tǒng)成本。

　　3.鼠籠電機及其拖動系統(tǒng)

　　該拖動系統(tǒng)的構(gòu)成如圖2所示，它一般由運行高壓開關(guān)柜DL1、啟動高壓開關(guān)柜DL2、隔離開關(guān)K柜和水電阻R及其控制裝置等構(gòu)成。其中水電阻R及其控制裝置，就是在一個裝滿導(dǎo)電液體如鹽水中，插入兩個電極，形成電阻。其電阻的大小與電極的距離成正比，調(diào)節(jié)電極板的距離，就能調(diào)整這個電阻的大小，達到調(diào)節(jié)定子電流的目的。將這樣的可變電阻串入電機的定子回路，就可以平滑地啟動電動機。