文/易成電氣視界

> 家中電器嗡嗡作響，工廠機(jī)器高速旋轉(zhuǎn)，城市交通飛馳而過，這些看似平常的場景背后，是直流與交流兩大技術(shù)陣營的百年較量。

清晨醒來，你拿起電動剃須刀刮胡子——里面是一個小巧的直流電機(jī)；走進(jìn)廚房，打開冰箱——壓縮機(jī)用的是交流電機(jī)；出門騎上電動滑板車——它的“心臟”可能是高效的無刷直流電機(jī)（BLDC）。

這些日常設(shè)備背后，隱藏著一場持續(xù)百年的技術(shù)對決。

直流電機(jī)依靠直流工作電壓運(yùn)行，結(jié)構(gòu)上由定子和轉(zhuǎn)子組成，傳統(tǒng)有刷電機(jī)通過電刷與換向器交替接觸形成旋轉(zhuǎn)磁場。交流電機(jī)則結(jié)構(gòu)更簡單，內(nèi)部通常只有一個線圈，分為啟動繞組和運(yùn)行繞組。

01 核心差異，結(jié)構(gòu)決定性能

結(jié)構(gòu)差異是兩種電機(jī)最根本的區(qū)別。交流電機(jī)內(nèi)部通常包含一個阻值約百歐姆的線圈，分為啟動繞組和運(yùn)行繞組。而直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，傳統(tǒng)有刷電機(jī)帶有電刷和換向器，現(xiàn)代則多采用無刷設(shè)計。

工作原理上，交流電機(jī)通過交流開關(guān)元件（如晶閘管）控制通斷，需考慮足夠耐壓值。直流電機(jī)則采用PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)控制，可實現(xiàn)無級調(diào)速和閉環(huán)控制，甚至具備剎車功能。

功率輸出方面，直流電機(jī)通常功率較小，特別是無刷電機(jī)雖克服了有刷電機(jī)的諸多缺點，但仍面臨共振等挑戰(zhàn)。交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單堅固，更易實現(xiàn)高功率輸出。

02 性能對決，各有所長

在調(diào)速能力上，直流電機(jī)優(yōu)勢明顯。通過改變電樞電流即可實現(xiàn)無級調(diào)速，范圍寬廣且過程平穩(wěn)。交流電機(jī)依賴變頻器改變電源頻率，調(diào)速范圍有限（通常為額定轉(zhuǎn)速的10%-100%），低速時效率下降明顯。

啟動性能方面，直流電機(jī)可在低壓下啟動，啟動轉(zhuǎn)矩大，特別適合需要頻繁啟動的場合。交流電機(jī)則需較高啟動電壓，往往需要額外啟動裝置。

能效表現(xiàn)的對比復(fù)雜多變。交流電機(jī)的功率因數(shù)高達(dá)0.95以上，額定效率可達(dá)80%-95%，輕載時效率穩(wěn)定。直流電機(jī)額定效率在70%-90%之間，但輕載時效率明顯下降。

維護(hù)成本是另一關(guān)鍵差異點。交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單無電刷，基本實現(xiàn)“免維護(hù)”，壽命可達(dá)數(shù)萬小時。直流有刷電機(jī)則需定期更換電刷（壽命約數(shù)千小時），維護(hù)成本高。

03 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)型風(fēng)向標(biāo)

在“雙碳”目標(biāo)推動下，新型電力系統(tǒng)建設(shè)提速，建筑行業(yè)作為能源消耗重點領(lǐng)域與電力系統(tǒng)最大終端用戶之一，其綠色低碳發(fā)展至關(guān)重要。

2025年7月，施耐德電氣亮相國際零碳大會，展示光儲直柔創(chuàng)新方案。該方案深度融合直流電高效傳輸與電力電子精準(zhǔn)控制的雙重技術(shù)優(yōu)勢，借智能監(jiān)控平臺實現(xiàn)全鏈路的數(shù)字化管理。

施耐德武漢光儲直柔示范基地憑借完備的直流產(chǎn)品與柔性調(diào)節(jié)能力，達(dá)成充電樁等大功率負(fù)載100%綠電供應(yīng)，每年可減少碳排放約577噸。該基地榮獲中國建筑節(jié)能協(xié)會頒發(fā)的 “光儲直柔十佳工程實踐案例”。

丹佛斯傳動作為直流建筑聯(lián)盟理事會員，加入全球開放直流聯(lián)盟（ODCA），推動行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。2023年，該公司聯(lián)合中國長江航運(yùn)集團(tuán)等機(jī)構(gòu)發(fā)布《長江航運(yùn)全產(chǎn)業(yè)鏈綠色發(fā)展倡議》，促進(jìn)內(nèi)河航運(yùn)綠色轉(zhuǎn)型。

04 光儲直柔，直流技術(shù)逆襲

光儲直柔技術(shù)正成為直流逆襲的關(guān)鍵突破口。此技術(shù)以直流電網(wǎng)為核心，高效整合光伏、儲能等綠色電力資源，從而提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與能效。

南方電網(wǎng)珠海橫琴供電局零碳大樓作為南方電網(wǎng)首個全直流綠色建筑，采用丹佛斯傳動提供的直流配電系統(tǒng)，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)高效低耗運(yùn)行，成為廣東省首批碳中和試點中的唯一零碳建筑。

在船舶領(lǐng)域，全球首艘直流組網(wǎng)電力推進(jìn)雙相不銹鋼智能化學(xué)品船“鼎衡19”號采用直流推進(jìn)系統(tǒng)，能耗更低、安全可靠，成為中國綠色航運(yùn)的重要里程碑。

2025年，丹佛斯傳動將其光儲直柔方案應(yīng)用于自身海鹽第二園區(qū)。該項目運(yùn)用智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，能源效率得以顯著提升，電網(wǎng)穩(wěn)定性大為增強(qiáng)，可再生能源與用能系統(tǒng)亦實現(xiàn)高效協(xié)同。

05 無刷革命，直流電機(jī)新生

無刷直流電機(jī)（BLDC）的崛起，使競爭格局發(fā)生了變革。BLDC舍棄傳統(tǒng)機(jī)械換向器，運(yùn)用電子換向方式，從而消弭了因摩擦而產(chǎn)生的能量損耗。

在電動滑板車等移動工具中，BLDC電機(jī)驅(qū)動器如同“心臟起搏器”，精準(zhǔn)調(diào)控電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。某款采用BLDC的電動滑板車，相同電量下續(xù)航里程比傳統(tǒng)驅(qū)動器車型提升約20%。

前沿技術(shù)持續(xù)注入嶄新動力。碳化硅（SiC）等新型功率器件具有高耐壓、低導(dǎo)通電阻的特性。使用SiC器件的驅(qū)動器相比傳統(tǒng)硅基器件效率提升約8%，動力輸出更強(qiáng)勁。

智能控制算法如自適應(yīng)控制能根據(jù)實時運(yùn)行狀態(tài)自動調(diào)整參數(shù)。在爬坡時，系統(tǒng)感知負(fù)載增加自動增大電機(jī)扭矩輸出，維持穩(wěn)定速度。

06 未來趨勢，融合共生

隨著技術(shù)進(jìn)步，兩種電機(jī)的界限逐漸模糊。交流電機(jī)借先進(jìn)變頻技術(shù)優(yōu)化調(diào)速性能，直流電機(jī)以無刷設(shè)計化解維護(hù)難題。

在高端制造領(lǐng)域，直流電機(jī)憑借精準(zhǔn)調(diào)速能力仍是精密機(jī)床、機(jī)器人的首選。在大型工業(yè)場景里，交流電機(jī)憑借低成本、高可靠性以及易于實現(xiàn)大功率等優(yōu)勢占據(jù)主導(dǎo)地位。

施耐德電氣武漢工廠的案例顯示，屋頂光伏與直流配電相結(jié)合后，工廠每年可減碳約577噸，達(dá)成年均13%的減碳目標(biāo)。丹佛斯海鹽園區(qū)采用智能直流微電網(wǎng)系統(tǒng)，提升能源使用效率。

行業(yè)專家指出：“光儲直柔系統(tǒng)以直流電網(wǎng)為核心，通過高效整合光伏、儲能等綠電資源，已成為發(fā)展零碳能源的關(guān)鍵路徑”。

電動滑板車在城市街道上安靜滑行，它的無刷直流電機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)；遠(yuǎn)方工廠里，巨大的交流電機(jī)穩(wěn)定驅(qū)動生產(chǎn)線；新建的零碳大樓中，光儲直柔系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，點亮燈光。

這場百年技術(shù)較量正走向融合共生。隨著國家“雙碳”戰(zhàn)略推進(jìn)，直流技術(shù)在光伏建筑、綠色交通等領(lǐng)域開辟新天地，而交流系統(tǒng)憑借穩(wěn)定可靠繼續(xù)支撐工業(yè)命脈。

未來電網(wǎng)將不再是直流或交流的單選，而是兩種技術(shù)的智能協(xié)作。施耐德電氣所展示的光儲直柔方案，高效整合綠電資源，宛如強(qiáng)勁引擎，為城市的綠色轉(zhuǎn)型注入澎湃動能。

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