К основным уравнениям, описывающих работу ДПТ с НВ, на основании которых можно получить уравнения механических характеристик в различных режимах относятся функции: 
, 
.
1) - зависимость вращающего электромагнитного момента двигателя 
от тока 
в силовой цепи ЭД (цепь якоря).
2) - зависимость ЭДС 
, наведенной в якорной цепи, от угловой скорости вращения якоря
.
1) Необходимо помнить, что в существующих электрических машинах моментообразующими являются ток в силовой цепи и основной магнитный поток.
(14)
где 
- конструктивная постоянная ЭД;
- основной магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения;
- ток якоря, который зависит от механической нагрузки на валу двигателя.
Уравнение (14) подчиняется правилу левой руки. Для ДПТ как модуль, так и направление векторов и являются очевидными. Направление вектора определяется геометрическим расположением щеток, направление вектора геометрическим расположением главных магнитных полюсов машины.
Рис.12 Принципиальная схема ДПТ с НВ
2) Уравнение зависимости ЭДС выглядит следующим образом:
(15)
Уравнение (15) подчиняется правилу правой руки.
Напряжение, приложенное к зажимам якорной цепи:
(16)
Сопротивление цепи якоря:
где 
- сопротивление обмотки якоря.
Тогда:
,
В этом уравнении:
,
,
.
Тогда:
,
где 
- угловая скорость идеализированного холостого хода;
- перепад скоростей
Из уравнения (14) нетрудно убедиться, что:
Тогда:
,
Уравнение электромеханической или скоростной характеристики:
(17)
уравнение механической характеристики:
(18)
