直流电力机车一般采用串励牵引电动机。这种电动机不仅调速方便，而且其机械特性软，使机车具有接近恒功率的理想牵引特性。此外，当机车轮对直径有差异时,各电动机之间负载分配比较均匀;当电网电压波动时,电动机中电流的冲击也较小。具有4~8台电动机的直流电力机车在起动过程中,为减少起动电阻中的能耗,电动机为串-并联换接。如四轴机车首先全部四台牵引电动机串联，然后改为两台电动机串联后再并联(图a 直流电力机车主电路原理中虚线所示)。多数直流电力机车具有电气制动性能。这时的牵引电动机变为直流发电机运行，把机车的动能转变为电能，消耗在电阻中或反馈回电网。近代的直流电力机车，已逐步采用直流斩波器代替启动电阻调压。斩波调压可达到节能、改善牵引性能、降低启动电流和网压降落、减少维修、消除复杂的串-并联切换的目的。机车上用的直流斩波器由电力电子器件构成，串入牵引电动机的电枢电路，其基本原理如图b 直流电力机车主电路原理所示。改变斩波器中晶闸管等电力电子器件的导通时间和关断时间的比例(导通比)，即可达到调节电动机端电压大小的目的，并使机车平滑地调速而没有启动电阻上的能量消耗。