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EF51型电力机车是直—直流电传动的直流电力机车，通过调节起动[[电阻]]、牵引电动机的串—并联转换和磁场削弱来达到调速的目的。机车起动和加速时，六台牵引电动机全部以串联连接，并逐步减少起动电阻的阻值；然后将每三台并联连接的牵引电动机为一组，两组牵引电动机以[[串联]]连接；最后六台牵引电动机全部并联连接，直至达到最高[[速度]]。为扩大机车的调速范围，在三种连接方式均可以对牵引电动机使用一级[[磁场]]削弱。控制装置采用[[电磁]]式空气[[接触器]]实现有级调压。