第六章 直流電動機
直流電動機的分類與反電勢
直流電動機的特性曲線 (一)轉速特性曲線:電動機輸入額定電壓、調整場電流為額定電流，由負載電流與其對應之轉速所繪製的曲線稱為轉速特性曲線。 (二)轉矩特性曲線:電動機輸入額定電壓、調整場電流及負載，由負載電電流及其對應之轉矩所繪製的曲線稱為轉矩特性曲線。
外激式電動機的特性與用途
轉速特性 直流電機的轉速公式為 對外激式直流電動機可得其轉速n為
轉矩特性 由τ=Kψia，知磁通ψ為定值，則轉矩τ與電樞電流ia成正比或為一直線，重載時考慮電樞反應的去磁作用，轉矩將略微下降。
分激式電動機的特性與用途
轉速及轉矩特性 分激式電動機之轉速n及τ為
串激式電動機
轉速特性曲線 串激式電動機的轉速方程式為
轉矩特性 (1)輕載時，鐵心未飽和，轉矩τ=Kψia且ψ與ia成正比，所以τ=K´ia2，即轉矩特性曲線為拋物線。
複激式電動機的特性及用途
轉速特性 積複激式電動機的場繞組磁通ψT= ψf+ ψs，因此轉速n為
轉矩特性 積複激式電動機的轉矩公式為 輕載時，電樞電流ia小，串激場磁通ψs亦小，轉矩T≒Kia ψf與分激式電動機相似。
差複激式電動機
轉速特性 差複激式電動機的場繞組磁通ψT= ψf- ψs，其轉速公式n為 輕載時，電樞電流ia與串激場磁通ψs均很小，轉速n≒Vt/Kψf與分激式電動機相似。 負載加重時，電樞繞組與串激場繞組之壓降ia(Ra+Rs)及串激場繞組之磁通ψs增大，因此轉速n隨負載電流iL的增加而變大，速度調整率為負。
轉矩特性 差複激式電動機之轉矩τ=K(ψf – ψs) ia，輕載時電樞電流ia與串激場磁通ψs均小，轉矩τ≒Kψf ia與分激式電動機相似。 負載加重後，電樞電流ia加大，串激場磁通ψs亦上升， ψT= ψf – ψs反而變小，因此轉矩隨負載的增加，先呈上升而後下降。
速度調整率(Speed regulation)
直流電機的功率流程圖
直流電動機的效率 直流電動機的效率ηM 當固定損失Pk等於變動損失ia2Raq時，電動機的效率為最大。
直流電動機的啟動控制 直流電動機的啟動電流ia為 啟動瞬間Ea=0，若啟動時Vt仍為額定值，則電樞電流ia可為額定值的十數倍至數十倍，除了會損害電樞繞組與換向器外，電磁力會對機器本身產生衝擊。 為了使啟動電流不致過大，所以在電樞電路串接啟動電阻器，以限制啟動電流為額定電流的1.5~2倍。
啟動控制法 (1)人工手動控制:三點式及四點式啟動控制。 (2)自動啟動控制:(a)限時型:採用時間電驛或機械的方法來控制。(b)限流型:採用電流電驛來控制。(c):反電勢型:採用電壓電驛來控制。
限流型啟動
直流電動機的轉速控制 由 知影響電動機轉速的因素有: (1)電動機的輸入電壓Vt (2)磁極的磁通ψ (3)電樞電路的電阻壓降。
控制直流電動機轉速的方法 磁通控速法。 電樞電路外加電阻控制法。 電樞電壓控制法。
磁通控制法 再分激場繞組串連一可調電阻Radj，調整Radj的阻值，就可達到控制電動機的轉速。
磁通控制方法的特點 (a)調速簡單、價格便宜、調速所引起的功率損失小。 (b)電動機的轉速經調整後，轉速受負載變動的影響很小。 (c)作高轉速控制，換向時間縮短，因此換向線圈的電抗電壓增加，引起換向困難，且響應慢皆為其缺點。
電樞電壓的控制法 場磁通ψ維持固定，改變電樞兩端的電壓，就可改變電動機的轉速。
定轉矩控制
定馬力控制
直流電機的制動 機械制動 氣壓制動 電磁制動 電氣制動
再生制動(Regenerative braking) 電動機的負載下降或電車下坡時，由於重力的作用，使電動機的速度增加，及電樞的反電勢高於外加電壓而變成發電機，將動能變成電能送還電源，並得到制動轉矩，使電動機恢復原有的轉速。
直流電動機的動態行為
電樞電路之電壓方程式與電動機的電磁轉矩方程式可分別寫為
設負載轉矩TL與ωm成正比或TL=B ωm