Trong các hệ thống truyền động công nghiệp, tỷ lệ phổ biến của động cơ AC luôn ở mức trên 80% trong nhiều năm, vượt xa tỷ lệ ứng dụng của động cơ DC. Hiện tượng này không phải ngẫu nhiên mà được quyết định bởi đặc điểm cấu trúc, chi phí vận hành, yêu cầu bảo trì và khả năng thích ứng kỹ thuật của hai loại động cơ. Cụ thể, có thể phân tích từ bốn khía cạnh cốt lõi:
Trước hết, lợi thế về độ tin cậy do cấu trúc đơn giản hóa mang lại là điều kiện tiên quyết quan trọng. Động cơ AC (đặc biệt là động cơ không đồng bộ) không yêu cầu bộ chuyển mạch và chổi than cần thiết cho động cơ DC. Roto của chúng chỉ bao gồm các tấm thép silic và cuộn dây, không có tiếp xúc cơ học và các bộ phận chịu mài mòn. Thiết kế này cho phép chúng hoạt động ổn định trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt như bụi, rung động và nhiệt độ cao, với Thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc (MTBF) là hơn 10.000 giờ. Ngược lại, do chổi than bị mài mòn, động cơ DC thường phải ngừng hoạt động để thay thế sau mỗi 2.000 đến 3.000 giờ, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính liên tục của dây chuyền sản xuất. Ví dụ, trong thiết bị cán của các nhà máy sắt thép, động cơ AC có thể hoạt động liên tục trong nhiều tháng mà không cần bảo trì, trong khi động cơ DC trước đây thường xuyên phải ngừng hoạt động do sự cố tia lửa chổi than, dẫn đến hiệu suất sản xuất giảm hơn 30%.
Thứ hai, lợi thế toàn diện về chi phí và hiệu quả năng lượng làm giảm ngưỡng cho các ứng dụng công nghiệp. Về chi phí sản xuất, mức tiêu thụ đồng và sắt của động cơ AC thấp hơn 15% - 20% so với động cơ DC có cùng công suất. Hơn nữa, động cơ AC không yêu cầu công nghệ xử lý bộ góp phức tạp, do đó chi phí sản xuất hàng loạt có thể giảm khoảng 25%. Về hiệu suất năng lượng vận hành, hiệu suất định mức của động cơ không đồng bộ ba pha thường đạt 90% - 96% và các mẫu có hiệu suất cực cao thậm chí còn vượt quá 97%. Tuy nhiên, do tổn thất ma sát chổi than, hiệu suất của động cơ DC thường thấp hơn 5% - 8% so với động cơ AC có cùng công suất. Lấy động cơ 100kW làm ví dụ, động cơ AC có thể tiết kiệm khoảng 12.000 nhân dân tệ tiền điện mỗi năm (tính toán dựa trên giá điện công nghiệp là 0,6 nhân dân tệ/kWh và 8.000 giờ hoạt động mỗi năm), cho thấy lợi thế đáng kể về chi phí sử dụng lâu dài.
Thứ ba, bước đột phá trong công nghệ điều chỉnh tốc độ đã loại bỏ những nhược điểm truyền thống. Ban đầu, động cơ AC được thay thế bằng động cơ DC trong các tình huống yêu cầu điều khiển tốc độ chính xác vì khó đạt được điều chỉnh tốc độ mượt mà cho chúng. Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ điện tử công suất, bộ biến tần có thể thực hiện điều chỉnh tốc độ vô cấp của động cơ AC từ 0 đến 3000 vòng/phút bằng cách thay đổi tần số và điện áp của dòng điện xoay chiều, với độ chính xác điều chỉnh tốc độ là ±0,5%, đáp ứng đầy đủ nhu cầu điều khiển của các thiết bị như máy công cụ và băng tải. Mặt khác, mặc dù động cơ DC có hiệu suất điều chỉnh tốc độ hoàn thiện, nhưng chúng cần được trang bị hệ thống điều khiển kích thích phức tạp. Trong các ứng dụng công suất cao (chẳng hạn như trên 1000kW), thể tích và trọng lượng của chúng lớn hơn nhiều so với động cơ AC và độ khó trong việc lắp đặt, vận hành và bảo trì tăng lên đáng kể.
Cuối cùng, khả năng thích ứng và an toàn của lưới điện đã củng cố nền tảng ứng dụng. Lưới điện công nghiệp thường sử dụng dòng điện xoay chiều ba pha để cung cấp điện và động cơ AC có thể được kết nối trực tiếp với lưới điện để vận hành mà không cần thiết bị chỉnh lưu bổ sung, giúp giảm tổn thất và điểm lỗi trong quá trình chuyển đổi năng lượng điện. Ngược lại, động cơ DC cần chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều thông qua bộ chỉnh lưu, điều này không chỉ làm tăng chi phí thiết bị mà còn có thể gây ô nhiễm sóng hài và ảnh hưởng đến sự ổn định của lưới điện. Ngoài ra, dòng điện khởi động của động cơ AC có thể được điều khiển ở mức gấp 2 - 3 lần dòng điện định mức thông qua bộ khởi động mềm, tránh tác động đến lưới điện. Tuy nhiên, dòng điện khởi động trực tiếp của động cơ DC có thể đạt tới 5 - 8 lần giá trị định mức, điều này có thể gây ra biến động điện áp lưới điện và ảnh hưởng đến hoạt động của các thiết bị khác.
Tóm lại, những ưu điểm toàn diện của động cơ AC về độ tin cậy, chi phí, công nghệ điều chỉnh tốc độ và khả năng thích ứng với lưới điện khiến chúng trở thành thiết bị truyền động được ưa chuộng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Mặt khác, động cơ DC chủ yếu được sử dụng trong các trường hợp đặc biệt đòi hỏi độ chính xác điều chỉnh tốc độ cực cao và công suất nhỏ (chẳng hạn như dụng cụ đo lường chính xác và robot nhỏ). Với sự phát triển của các công nghệ động cơ AC mới như động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, phạm vi ứng dụng của chúng sẽ được mở rộng hơn nữa, liên tục thúc đẩy việc nâng cao mức độ tự động hóa công nghiệp.