في أنظمة الدفع الصناعية، ظل معدل انتشار محركات التيار المتردد أعلى من 80% لسنوات عديدة، متجاوزًا بذلك نسبة استخدام محركات التيار المستمر. هذه الظاهرة ليست وليدة الصدفة؛ بل تتحدد بشكل مشترك من خلال الخصائص الهيكلية، وتكاليف التشغيل، ومتطلبات الصيانة، والقدرة التقنية لكلا النوعين من المحركات. ويمكن تحليلها تحديدًا من خلال أربعة أبعاد أساسية:

أولاً، تُعدّ ميزة الموثوقية التي يوفرها الهيكل المُبسّط شرطاً أساسياً. لا تتطلب محركات التيار المتردد (وخاصةً المحركات غير المتزامنة) المُبدّلات والفرشات الضرورية لمحركات التيار المستمر. تتكون دواراتها فقط من صفائح ولفائف من فولاذ السيليكون، دون أي تلامس ميكانيكي أو أجزاء قابلة للتآكل. يُمكّنها هذا التصميم من العمل بثبات في البيئات الصناعية القاسية، كالغبار والاهتزاز ودرجات الحرارة العالية، مع متوسط ​​زمن بين الأعطال (MTBF) يزيد عن 10,000 ساعة. في المقابل، نظراً لتآكل الفرش، عادةً ما تحتاج محركات التيار المستمر إلى إيقاف التشغيل للاستبدال كل 2,000 إلى 3,000 ساعة، مما يؤثر بشكل خطير على استمرارية خط الإنتاج. على سبيل المثال، في معدات مصانع الدرفلة في مصانع الحديد والصلب، يمكن لمحركات التيار المتردد العمل بشكل مستمر لعدة أشهر دون صيانة، بينما كانت محركات التيار المستمر تتوقف بشكل متكرر بسبب مشاكل شرارة الفرش، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج بأكثر من 30%.

ثانيًا، تُخفّض الميزة الشاملة للتكلفة وكفاءة الطاقة من عتبات التطبيقات الصناعية. من حيث تكلفة التصنيع، يقل استهلاك النحاس والحديد في محركات التيار المتردد بنسبة 15% إلى 20% مقارنةً بمحركات التيار المستمر بنفس القدرة. علاوة على ذلك، لا تتطلب محركات التيار المتردد تقنية معالجة معقدة للمبدلات، ما يُتيح خفض تكلفة الإنتاج الضخم بنحو 25%. من حيث كفاءة الطاقة التشغيلية، تتراوح الكفاءة المُصنّفة للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور عادةً بين 90% و96%، وتتجاوز الطُرز ذات الكفاءة العالية جدًا 97%. ومع ذلك، نظرًا لفقدان احتكاك الفرشاة، عادةً ما تكون كفاءة محركات التيار المستمر أقل بنسبة 5% إلى 8% من كفاءة محركات التيار المتردد بنفس القدرة. على سبيل المثال، باستخدام محرك بقوة 100 كيلو وات، يمكن لمحرك التيار المتردد أن يوفر حوالي 12000 يوان في فواتير الكهرباء سنويًا (محسوبة على أساس سعر الكهرباء الصناعي البالغ 0.6 يوان/كيلو وات في الساعة و8000 ساعة تشغيل سنويًا)، مما يُظهر ميزة كبيرة في تكلفة الاستخدام على المدى الطويل.

ثالثًا، أزال التطور الهائل في تكنولوجيا تنظيم السرعة العيوب التقليدية. في البداية، استُبدلت محركات التيار المتردد بمحركات التيار المستمر في الحالات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في السرعة نظرًا لصعوبة تحقيق تنظيم سلس للسرعة. ومع ذلك، مع تطور تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة، أصبح بإمكان محولات التردد تحقيق تنظيم سلس لسرعة محركات التيار المتردد من 0 إلى 3000 دورة في الدقيقة عن طريق تغيير تردد وجهد التيار المتردد، بدقة تنظيم سرعة تبلغ ±0.5%، مما يلبي تمامًا احتياجات التحكم في المعدات مثل أدوات الآلات والناقلات. من ناحية أخرى، على الرغم من أن محركات التيار المستمر تتميز بأداء تنظيم سرعة متطور، إلا أنها تحتاج إلى أنظمة تحكم معقدة في الإثارة. في التطبيقات عالية الطاقة (مثل تلك التي تزيد عن 1000 كيلوواط)، يكون حجمها ووزنها أكبر بكثير من حجم ووزن محركات التيار المتردد، مما يزيد من صعوبة التركيب والتشغيل والصيانة بشكل ملحوظ.

أخيرًا، عززت مرونة شبكة الطاقة وسلامتها أسس التطبيق. تستخدم شبكات الطاقة الصناعية عمومًا تيارًا متناوبًا ثلاثي الطور لتزويد الطاقة، ويمكن توصيل محركات التيار المتردد مباشرةً بشبكة الطاقة للتشغيل دون الحاجة إلى معدات تصحيح إضافية، مما يقلل من الخسائر ونقاط الأعطال في عملية تحويل الطاقة الكهربائية. في المقابل، تحتاج محركات التيار المستمر إلى تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر عبر مقومات، مما لا يزيد من تكلفة المعدات فحسب، بل قد يتسبب أيضًا في تلوث توافقي ويؤثر على استقرار شبكة الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن التحكم في تيار بدء تشغيل محركات التيار المتردد بمقدار يتراوح بين ضعفين وثلاثة أضعاف التيار المقنن من خلال بادئات التشغيل الناعمة، مما يجنب التأثير على شبكة الطاقة. ومع ذلك، يمكن أن يصل تيار بدء التشغيل المباشر لمحركات التيار المستمر إلى ما بين خمسة وثمانية أضعاف القيمة المقننة، مما قد يتسبب في تقلبات في جهد شبكة الطاقة ويؤثر على تشغيل المعدات الأخرى.

في الختام، فإن المزايا الشاملة لمحركات التيار المتردد، من حيث الموثوقية والتكلفة وتقنية تنظيم السرعة وقابلية التكيف مع شبكة الكهرباء، تجعلها معدات التشغيل المفضلة في مجال الإنتاج الصناعي. من ناحية أخرى، تقتصر محركات التيار المستمر في الغالب على سيناريوهات خاصة تتطلب دقة تنظيم سرعة عالية للغاية وطاقة منخفضة (مثل الأجهزة الدقيقة والروبوتات الصغيرة). مع تطور تقنيات محركات التيار المتردد الجديدة، مثل المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، سيتوسع نطاق تطبيقاتها بشكل أكبر، مما يعزز باستمرار تحسين مستويات الأتمتة الصناعية.