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直流电机是实现直流电能和机械能相互转换的一种旋转电机，分为直流发电机和直流电动机。如果作为发电机，必须由原动机拖动，把机械能转换为直流电能，以满足生产的需要，如直流电动机的电源、同步发电机的励磁电源（称为励磁机）、电镀和电解用的低压电源；如果作为电动机，将电能转变成机械能来拖动各种生产机械，以满足用户的各种要求。由于直流电动机具有良好的起动特性，能在宽广的范围内平滑而经济地调速，所以它广泛地用于对起动和调速性能要求较高的生产机械上，如轧钢机、高炉卷扬设备、大型精密机床等。小容量直流电机广泛作为测量、执行元件使用[1]。
直流电机主要由定子和转子组成，定子由主磁极（产生恒定的气隙磁通，由铁心和励磁绕组构成）、换向磁极（改善换向）、电刷装置（与换向片配合，完成直流与交流的互换）、机座和端盖（起支承和固定作用）组成；转子由电枢铁心（主磁路的一部分，放置电枢绕组）、电枢绕组（由带绝缘的导线绕制而成，是电路部分）、换向器（与电刷装置配合，完成直流与交流的互换）、转轴、轴承组成。
直流电机是根据电磁感应定律和电磁率定律实现机械能与直流电能转换的电器设备。按照转换方向不同可分为直流发电机（机械能转换为电能）和直流电动机（电能转换为机械能）。
由直流电机作为原动机的拖动系统称为直流电力拖动系统。其优点是：系统的起动转矩大，在较大范围内能平滑地进行速度调节，控制简便。然而，由于直流电机具有换向器和电刷，给使用带来了不少限制，如不能使用在易燃、易爆的场合；另外，换向器还限制了电机向高速、大容量方面发展。尽管如此，直流电机在电力拖动系统的调速和起动方面的优势，使其至今仍在各个工业传动中发挥着重要的作用，特别是小型直流控制电机。
不同类型、励磁方式的电机特性各不相同，它们分别适用于不同类型的生产机械和工艺要求，本节以应用最为广泛的他励直流电机拖动系统为典型，研究他励直流电机的机械特性、起动、制动、调速运行及电力拖动系统稳定运行的条件。
1.直流电机的机械特性
电机的机械特性是指电机的转速 n 与电磁转矩 T 之间的关系，即 n = f （ T ）。因为电机拖动生产机械做各种形式的运动及做各种状态的运转，所以，电机的机械特性是研究电力拖动部分非常重要的内容。电机的机械特性指出了电机在稳态运行时的性能和工作情况，并且决定着电机拖动系统动态过程时的特性。
2.直流电动机的起动、制动及调速
（1）起动
电动机的起动是指处于静止状态的电动机接通电源后，转速逐渐上升，最后达到所要求的转速稳定运行状态的过程。在起动过程中，电枢电流、电磁转矩、转速都随时间变化。起动直流电动机时，应当先给电动机的励磁绕组通入额定励磁电流，在电动机的气隙中建立额定磁通，然后接通电枢回路。对直流电动机起动的基本要求：要有足够大的起动转矩；起动电流要在一定的范围内；起动设备要简单，起动时间快，运行可靠，成本低廉。
1）降低电源电压起动。降压起动只能在电动机有专用电源时才能采用。起动时降低电源电压，起动电流将随电压的降低而成正比减小，电动机起动后，再逐步提高电源电压，使电磁转矩维持在一定数值，保证电动机按需要的加速度升速。降压起动需要专用电源，设备投资较大，但它起动电流小，升速平稳，并且起动过程中能量消耗也小，因而得到广泛应用。
2）电枢回路串电阻器起动。为限制起动电流，起动时串联全部电阻起动，随转速增加，逐段将电阻短接。起动完成后，起动电阻全部切除，电动机稳定运行在额定工作点。这种方法设备简单，操作方便；缺点是起动过程中能量消耗大，因此频繁起动的大、中型电动机不宜采用。
（2）制动
电动机制动运行状态的特征是电动机的电磁转矩与转速方向相反，制动的含义是在旋转的电动机上施加一个与旋转方向相反的转矩，施加的转矩可以是电动机的电磁转矩，也可以是制动闸的机械摩擦转矩，前者叫作电气制动，后者叫作机械制动。所谓电气制动，是指使电动机产生一个与转速方向相反的电磁转矩起到阻碍运动的作用。
电动机的制动有两个方面的意义：一是使拖动系统迅速减速停车，这时的制动是指电动机从某一转速迅速减速到零的过程（包括只降低一段转速的过程）；在制动过程中电动机的电磁转矩起着制动的作用，从而缩短停车时间，以提高生产率。二是限制位能性负载的下降速度，这时的制动是指电动机处于某一稳定的制动运行状态，此时电动机的电磁转矩起到与负载转矩相平衡的作用。他励直流电动机的电气制动方法有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。
（3）调速
为了使机械以最合理的高速进行工作，从而提高生产率和保证产品具有较高的质量，大量的生产机械（如各种机床，轧钢机、造纸机、纺织机械等）要求在不同的情况下以不同的速度工作。调速是速度调节的简称，是指在某一不变的负载条件下，人为地改变电路的参数，而得到不同的速度。调速与因负载变化而引起的转速变化是不同的，调速是主动的，即通过人为地改变电气参数转换机械特性；负载变化时的转速变化则不是主动进行的，而是被动的，且这时电气参数未变。
调速可用机械方法、电气方法或机械电气配合的方法进行。在用机械方法调速的设备上，速度的调节是用改变传动机构的速度比来实现，但机械变速机构较复杂。在用电气方法调速的设备上，电动机在一定负载情况下可获得多种转速，电动机可与工作机构同轴，或其间只用一套变速机构，机械上较简单，但电气上可能较复杂。在用机械电气配合方法调速的设备上，电动机可获得几种转速，也可配合用几套（一般用3套左右）机械变速机构来调速。