日本國鐵ED45型電力機車

ED14型電力機車是客貨運通用的直流電力機車，適用于供電制式為1500伏直流電的電氣化鐵路。機車采用非承載式結構的全金屬箱形車體，車體各項載荷全部由底架承擔，車體側墻和頂蓋不參與承載。實際上，除了車鉤安裝位置和轉向架結構的差異之外，ED14型電力機車的車體結構和ED11型電力機車基本相同。ED11型電力機車的車鉤是安裝在車體底架兩端的牽引梁內，而ED14型電力機車的車鉤則直接安裝在轉向架構架的端梁上。機車兩端為露天的通過臺區(qū)域，車體兩端各設有一個司機室，車體中部為電氣室。司機室前方中央設有一扇端門，電氣室左右兩側均開有通風百葉窗口，車頂相對兩端司機室上方的位置各裝有一臺雙臂式受電弓。

機車走行部為兩臺二軸轉向架，軸箱采用導框式定位機構。懸掛裝置由鋼板彈簧、螺旋彈簧和均衡梁組成。轉向架采用旁承支重設計，而牽引力通過轉向架構架傳遞到車鉤。牽引電動機采用抱軸式懸掛，牽引電動機的一端安裝在轉向架構架上，而另一端通過抱軸承剛性抱合在車軸上。牽引電動機輸出的扭矩通過一級減速齒輪傳遞給輪對，牽引齒輪傳動比為16:69(1:4.31)。

ED14型電力機車是直-直流電傳動的直流電力機車，通過調節(jié)起動電阻、牽引電動機的串-并聯轉換和磁場削弱來達到調速的目的。機車起動和加速時，逐步減少起動電阻的阻值，然后將四臺直流牽引電動機從串聯轉入并聯連接，從而實現有級調速。機車還可以對牽引電動機使用磁場削弱，作為恒功區(qū)的輔助調速手段。

EF30型電力機車是客貨運通用的雙電流制電力機車，適用于供電制式為20千伏60赫茲工頻單相交流電和1500伏直流電的電氣化鐵路。EF30型電力機車采用全鋼焊接結構箱型車體，車體形式和結構近似同時期的ED60、ED71型電力機車。車體兩端各設有一個司機室，車內設有貫通式雙側內走廊連接兩端司機室，車體中部設有第一輔助機械室、考慮到機車重聯運用的需要，EF30型電力機車亦采用了前端貫通型的結構，司機室前端中央設有貫通門，以便乘務人員通過到另一臺機車，貫通門上方并設有一盞前照燈。車頂安裝有兩臺PS19型雙臂式受電弓、交直流切換器、高速斷路器、避雷器等高壓電氣設備。

EF30型電力機車采用車體通風系統(tǒng)，側墻百葉窗是車內設備通風冷卻的主要進風窗口。但由于原型車和量產車的車內設備布置不一，車體兩側的通風百葉窗和采光玻璃窗的位置也有差異。原型車的車體兩側各設有三扇采光玻璃窗和八個通風百葉窗，而量產車的車體兩側各設有三扇采光玻璃窗和六個通風百葉窗。因應機車有重聯運用的需要，因此在兩端排障器均各設有四個重聯插座，插座使用KE57(原型車)或KE58型(量產車)電氣連接器。

由于關門隧道內的海水滲漏會導致鹽害的問題，因此EF30型電力機車和之前的EF10型電力機車一樣，車體外板和頂蓋設備均采用不銹鋼板，以防止海水對車體造成銹蝕;而其他暴露于車體外的金屬設備和箱體，亦盡量使用例如黃銅等防腐蝕性能較好的材料。原型車的車體長度為17,860毫米，轉向架中心間距為9,400毫米，車體外板采用光滑平面的不銹鋼板。量產車的設備布置有所改變，車體長度縮短為16,560毫米，轉向架中心間距縮短為8,800毫米;此外，量產車減少了車體外板厚度以減輕重量，因此改為采用波紋不銹鋼板來保證車體剛度。雖然不銹鋼車體無需涂裝，但原型車仍在車體兩側加上兩道紅色色帶，而量產車則完全沒有額外涂裝。

EF30型電力機車是交-直流電傳動的整流器式電力機車，機車主電路由空氣斷路器、主變壓器、整流器、牽引電動機、主電阻器、電路保護裝置等組成。在交流電模式時，機車從架空接觸網獲取高壓交流電，首先由主變壓器降低電壓，再通過硅整流器轉換成脈流電(即方向不變而只有電壓變化的直流電)，經過電阻調壓后供電給牽引電動機。在直流電模式時，機車從架空接觸網獲取直流電，經過電阻調壓后直接向牽引電動機供電。

由于EF30型電力機車運用于下關至門司之間，其中交流區(qū)段僅限定于門司車站內，因此機車只需要較低的功率即可滿足交流區(qū)段的低速運轉需要。EF30型電力機車在交流區(qū)段的額定功率只有直流區(qū)段的四分之一，因而減少了主變壓器和整流裝置的體積和重量。EF30型電力機車在直流區(qū)段的額定功率為1800千瓦，最高運行速度為85公里/小時;原型車在交流區(qū)段的短時功率為397.5千瓦(10分鐘)，量產車在交流區(qū)段的小時功率提高為450千瓦，最高運行速度為35公里/小時。

主變壓器

為了減少交流電氣設備的功率和重量，主變壓器采用了盡可能緊湊的小型化設計。原型車裝用一臺TM4X型殼式單相主變壓器，小時制額定容量為320千伏安。量產車改為裝用一臺TM4型芯式單相主變壓器，小時制額定容量為310千伏安。主變壓器原邊的額定輸入電壓為20千伏，額定輸出電壓為2×920伏特，冷卻方式為強迫油循環(huán)導向風冷卻。

整流器

EF30型電力機車是日本第一種采用硅整流器的電力機車，取代了以往ED46、ED71型電力機車所使用的水銀整流器。整流裝置采用由硅二極管組成的單相全波整流電路，額定功率為450千瓦，額定整流電壓為1500伏特，硅整流器和冷卻通風裝置采用單元式設計。原型車具有兩套相同的整流裝置，使用三菱電機開發(fā)的SR107型硅二極管(最大反向電壓為350伏特，最大反向脈沖電壓為450伏特，平均整流電流為100安倍)，每套整流裝置由四個橋臂組成，每一橋臂由兩個并聯支路組成，每個支路有十二個串聯連接的硅二極管，一臺機車共使用196個二極管元件。

隨著電力電子器件制造技術的快速進步，二極管的性能和可靠性已大大提高(尤其是反向擊穿電壓)，使量產車的整流裝置得以大幅簡化。量產車(2~17)只有一套整流裝置，使用三菱電機制造的SR200F-14型二極管(最大反向電壓為700伏特，最大反向脈沖電壓為800伏特，平均整流電流為200安倍)，整流裝置由四個橋臂組成，每一橋臂由兩個并聯支路組成，每個支路有十個串聯連接的二極管，一臺機車只需使用80個二極管元件。最后期生產的量產車(18~22)更使用了功率更大的RS24型二極管，在保證整流器性能保持相同的前提下，使二極管元件數量大幅減少至24個。

除此之外，硅整流器的體積和重量也變得越來越小。原型車的每套硅整流裝置(含冷卻系統(tǒng))的外形尺寸為800毫米×540毫米×1,750毫米，自重為400公斤。而量產車的硅整流裝置(含冷卻系統(tǒng))的外形尺寸為毫米×1,150毫米×1,750毫米，自重為580公斤，比原型車減輕了280公斤，并且使車體長度得以縮短。

牽引電動機

由于搭載交流電氣設備使機車重量增大，因此借鑒了此前ED46型電力機車的經驗，同樣采用了單電機轉向架的設計，每臺轉向架安裝一臺牽引電動機，通過傳動裝置成組驅動兩個輪對。原型車使用MT102型牽引電動機，而量產車則使用經過改良的MT51型牽引電動機。該型電動機是四極串勵直流電動機，小時功率為600千瓦，額定電壓為1500伏特，額定電流為430安倍，額定轉速為每分鐘1000轉，采用強迫通風冷卻。

調速系統(tǒng)

雖然EF30型電力機車是交直流兩用電力機車，但實際上是以直流區(qū)段的運用為主，因此機車主電路系統(tǒng)是以直流電力機車為基礎，再加上基本的交流電氣設備來構成。EF30型電力機車的調速控制方式和ED60、ED61型直流電力機車一樣，采用超多段電阻調壓以及對牽引電動機的串并聯換接來達到調速的目的。雖然調壓級位轉換基本上是以電磁式空氣接觸器進行的，但考慮到關門隧道的惡劣粘著條件(關門隧道內存在海水滲漏的現象，且隧道內上坡道方向的坡度達到22‰)和列車坡停起動的可能性，因此EF30型電力機車亦設有凸輪軸控制器，以提高電力機車的調速性能和粘著性能。

EF30型電力機車在直流和交流區(qū)段分別有不同的調速級位。在直流電模式，調速控制器可使用共19個調速級位，其中串聯位11級、并聯位8級;在交流電模式下，由于比較著重重載貨物列車的起動及牽引性能，因此可使用多達26個調速級位，其中牽引電動機三個串聯位11級、牽引電動機兩個串聯位15級，不設并聯位。

輔助電路

EF30型電力機車的輔助電路用于向電動發(fā)電機和各類型通風機供電。電動發(fā)電機是由一臺直流電動機和一臺交流發(fā)電機組成，由架空接觸網(直流區(qū)段)或整流器(交流區(qū)段)供電，將1500伏特直流電轉換成100伏特60赫茲三相交流電，向機車的控制電路、照明電路、電阻器通風機和蓄電池供電，額定容量為5千伏安。牽引電動機通風機、電動空氣壓縮機均使用1500伏特直流電動機，供電方式與電動發(fā)電機相同。

機車走行部為三臺二軸單電機轉向架，兩端轉向架是DT117型轉向架，中間轉向架是DT118(DT118A)型轉向架。轉向架采用"日"字形的輕量化鑄鋼構架，軸箱采用傳統(tǒng)的導柱式定位方式。轉向架采用全旁承支重結構，車體重量通過六個旁承支座坐落在三臺轉向架上。由于牽引電動機占用了部分搖枕的空間，因此搖枕的位置顯得較低，而且搖枕形狀和搖枕彈簧的布置也比較特殊，以盡量減少牽引列車起動時的軸重轉移。一系懸掛為軸箱兩側的螺旋彈簧。搖枕彈簧裝置為構架外側懸掛結構，中間轉向架采用每側兩個并聯的搖枕圓彈簧組，而兩端轉向架則采用橡膠彈簧。

同時期的國鐵電力機車大多使用心盤來傳遞牽引力，再經由車體底架傳遞到車鉤。但EF30型電力機車的特別之處，是利用轉向架之間的中間聯接裝置直接向車鉤傳遞牽引力。每臺轉向架的心盤位于牽引電動機之上，三個心盤之間由牽引拉桿連接，兩端轉向架又和車鉤機械地耦合，車體底架基本上并無承擔傳遞牽引力。此外，為了提高機車的曲線通過能力，中間轉向架設有兩段式連桿機構，當通過曲線時實現強迫橫向位移，以減少中間轉向架對軌道的側壓力，這項技術是新三菱重工業(yè)首先發(fā)明。

牽引電動機采用架懸式安裝方式，牽引電動機通過螺栓連接完全固定于構架橫梁上，即位于兩個輪對之間、心盤之下，牽引電動機的重量成為簧上重量。驅動裝置采用WN撓性浮動齒式聯軸節(jié)驅動方式，從牽引電動機電樞軸輸出的轉矩，經撓性浮動齒式聯軸節(jié)傳遞給主動齒輪(小齒輪)，然后通過兩個中間齒輪分別傳動兩個輪對的從動齒輪(大齒輪)。兩根車軸的所有牽引傳遞齒輪均封裝在同一個密封齒輪箱內，齒輪傳動比為1:3.88。

ED56型電力機車是干線客運用的直流電力機車，適用于供電制式為1500伏直流電的電氣化鐵路，機車總體結構與英國向南非鐵路供應的1E型電力機車基本相同。機車采用非承載式結構的全金屬箱形車體，車體兩端各設有一個司機室，車體中部為電氣室。司機室前方中央設有一扇端門，在司機室內機車運行方向的左側設有司機操縱臺。電氣室安裝有各種電氣及機械裝置，并設有單側內走廊連接兩端司機室。車頂相對兩端司機室后部上方的位置各裝有一臺雙臂式受電弓。

機車走行部為兩臺二軸轉向架，機車軸式為Bo-Bo。車鉤直接安裝在轉向架構架的端梁上。兩臺轉向架之間設有彈性聯接裝置，以提高機車的小半徑曲線通過性能，并用于傳遞牽引力。牽引電動機采用抱軸式懸掛，牽引電動機的一端安裝在轉向架構架上，而另一端通過抱軸承剛性抱合在車軸上。牽引電動機輸出的扭矩通過一級減速齒輪傳遞給輪對，牽引齒輪傳動比為22:75(1:3.41)。改造后的ED23型電力機車的齒輪傳動比為18:79(1:4.39)。

ED53型電力機車是直-直流電傳動的直流電力機車，通過調節(jié)起動電阻、牽引電動機的三段式串-并聯轉換和磁場削弱來達到調速的目的。機車起動和加速時，四臺牽引電動機全部以串聯連接，并逐步減少起動電阻的阻值;然后將每兩臺并聯的牽引電動機為一組，兩組牽引電動機以串聯連接;最后牽引全部電動機并聯連接，直至達到最高速度。為擴大機車的調速范圍，在三種連接方式均可以對牽引電動機使用一級磁場削弱。機車采用了MT23型直流串勵牽引電動機，額定功率為230千瓦，額定轉速為每分鐘660轉，額定電壓為1350伏特?？刂蒲b置采用凸輪軸接觸器及電磁式空氣接觸器實現有級調壓。