Уравнение механической характеристики имеет вид

          ω = U/kФ - М(R_Я+R_Д) / (kФ)², рад/с,

где U - напряжение, приложенное к цепи якоря, В;

     Ф - магнитный поток, Вб;

     R_Я , R_Д - сопротивление якоря и добавочное в его цепи, Ом;

     k - конструктивные постоянные двигателя,

          k = pN / 2πa,

где р - число пар полюсов двигателя; N - число активных проводников якоря двигателя; а - число параллельных ветвей обмотки якоря.

Вращающий момент двигателя

           М = kФl_Я , Нм.

ЭДС двигателя постоянного тока

           Е = kФω, В.

При постоянном магнитном потоке Ф=сопst, полагая с=kФ, Е=сω, В. Тогда выражение для вращающего момента

           М = ЕI_Я / ω, Нм.

1.    Механическая характеристика е, полученная для условий R_Д = 0, R_B=0, т. е. напряжение на якоре и магнитный поток двигателя равны номинальным значениям, называется естественной.

2.    Если R_Д > 0 (R_B = 0), то получаются искусственные - реостатные характеристики 1 и 2, проходящие через точку ω₀ - скорость идеального холостого хода машины. Чем больше R_Д, тем характеристики круче.

3.    Если изменять напряжение на зажимах якоря посредством преобразователя при условии, что R_Д = 0 и R_B = 0, то искусственные механические характеристики имеют вид 3 и 4 и проходят параллельно естественной и тем ниже, чем меньше величина напряжения.

4.    При номинальном напряжении на якоре (R_Д = 0) и уменьшении магнитного потока (R_B > 0) характеристики имеют вид 5 и проходят тем выше естественной и круче ее, чем меньше магнитный поток.