日本国铁ED14型电力机车

ED14型电力机车是客货运通用的直流电力机车，适用于供电制式为1500伏直流电的电气化铁路。机车采用非承载式结构的全金属箱形车体，车体各项载荷全部由底架承担，车体侧墙和顶盖不参与承载。实际上，除了车钩安装位置和转向架结构的差异之外，ED14型电力机车的车体结构和ED11型电力机车基本相同。ED11型电力机车的车钩是安装在车体底架两端的牵引梁内，而ED14型电力机车的车钩则直接安装在转向架构架的端梁上。机车两端为露天的通过台区域，车体两端各设有一个司机室，车体中部为电气室。司机室前方中央设有一扇端门，电气室左右两侧均开有通风百叶窗口，车顶相对两端司机室上方的位置各装有一台双臂式受电弓。

机车走行部为两台二轴转向架，轴箱采用导框式定位机构。悬挂装置由钢板弹簧、螺旋弹簧和均衡梁组成。转向架采用旁承支重设计，而牵引力通过转向架构架传递到车钩。牵引电动机采用抱轴式悬挂，牵引电动机的一端安装在转向架构架上，而另一端通过抱轴承刚性抱合在车轴上。牵引电动机输出的扭矩通过一级减速齿轮传递给轮对，牵引齿轮传动比为16:69(1:4.31)。

ED14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，逐步减少起动电阻的阻值，然后将四台直流牵引电动机从串联转入并联连接，从而实现有级调速。机车还可以对牵引电动机使用磁场削弱，作为恒功区的辅助调速手段。

EF30型电力机车是客货运通用的双电流制电力机车，适用于供电制式为20千伏60赫兹工频单相交流电和1500伏直流电的电气化铁路。EF30型电力机车采用全钢焊接结构箱型车体，车体形式和结构近似同时期的ED60、ED71型电力机车。车体两端各设有一个司机室，车内设有贯通式双侧内走廊连接两端司机室，车体中部设有第一辅助机械室、考虑到机车重联运用的需要，EF30型电力机车亦采用了前端贯通型的结构，司机室前端中央设有贯通门，以便乘务人员通过到另一台机车，贯通门上方并设有一盏前照灯。车顶安装有两台PS19型双臂式受电弓、交直流切换器、高速断路器、避雷器等高压电气设备。

EF30型电力机车采用车体通风系统，侧墙百叶窗是车内设备通风冷却的主要进风窗口。但由于原型车和量产车的车内设备布置不一，车体两侧的通风百叶窗和采光玻璃窗的位置也有差异。原型车的车体两侧各设有三扇采光玻璃窗和八个通风百叶窗，而量产车的车体两侧各设有三扇采光玻璃窗和六个通风百叶窗。因应机车有重联运用的需要，因此在两端排障器均各设有四个重联插座，插座使用KE57(原型车)或KE58型(量产车)电气连接器。

由于关门隧道内的海水渗漏会导致盐害的问题，因此EF30型电力机车和之前的EF10型电力机车一样，车体外板和顶盖设备均采用不锈钢板，以防止海水对车体造成锈蚀;而其他暴露于车体外的金属设备和箱体，亦尽量使用例如黄铜等防腐蚀性能较好的材料。原型车的车体长度为17,860毫米，转向架中心间距为9,400毫米，车体外板采用光滑平面的不锈钢板。量产车的设备布置有所改变，车体长度缩短为16,560毫米，转向架中心间距缩短为8,800毫米;此外，量产车减少了车体外板厚度以减轻重量，因此改为采用波纹不锈钢板来保证车体刚度。虽然不锈钢车体无需涂装，但原型车仍在车体两侧加上两道红色色带，而量产车则完全没有额外涂装。

EF30型电力机车是交-直流电传动的整流器式电力机车，机车主电路由空气断路器、主变压器、整流器、牵引电动机、主电阻器、电路保护装置等组成。在交流电模式时，机车从架空接触网获取高压交流电，首先由主变压器降低电压，再通过硅整流器转换成脉流电(即方向不变而只有电压变化的直流电)，经过电阻调压后供电给牵引电动机。在直流电模式时，机车从架空接触网获取直流电，经过电阻调压后直接向牵引电动机供电。

由于EF30型电力机车运用于下关至门司之间，其中交流区段仅限定于门司车站内，因此机车只需要较低的功率即可满足交流区段的低速运转需要。EF30型电力机车在交流区段的额定功率只有直流区段的四分之一，因而减少了主变压器和整流装置的体积和重量。EF30型电力机车在直流区段的额定功率为1800千瓦，最高运行速度为85公里/小时;原型车在交流区段的短时功率为397.5千瓦(10分钟)，量产车在交流区段的小时功率提高为450千瓦，最高运行速度为35公里/小时。

主变压器

为了减少交流电气设备的功率和重量，主变压器采用了尽可能紧凑的小型化设计。原型车装用一台TM4X型壳式单相主变压器，小时制额定容量为320千伏安。量产车改为装用一台TM4型芯式单相主变压器，小时制额定容量为310千伏安。主变压器原边的额定输入电压为20千伏，额定输出电压为2×920伏特，冷却方式为强迫油循环导向风冷却。

整流器

EF30型电力机车是日本第一种采用硅整流器的电力机车，取代了以往ED46、ED71型电力机车所使用的水银整流器。整流装置采用由硅二极管组成的单相全波整流电路，额定功率为450千瓦，额定整流电压为1500伏特，硅整流器和冷却通风装置采用单元式设计。原型车具有两套相同的整流装置，使用三菱电机开发的SR107型硅二极管(最大反向电压为350伏特，最大反向脉冲电压为450伏特，平均整流电流为100安倍)，每套整流装置由四个桥臂组成，每一桥臂由两个并联支路组成，每个支路有十二个串联连接的硅二极管，一台机车共使用196个二极管元件。

随着电力电子器件制造技术的快速进步，二极管的性能和可靠性已大大提高(尤其是反向击穿电压)，使量产车的整流装置得以大幅简化。量产车(2~17)只有一套整流装置，使用三菱电机制造的SR200F-14型二极管(最大反向电压为700伏特，最大反向脉冲电压为800伏特，平均整流电流为200安倍)，整流装置由四个桥臂组成，每一桥臂由两个并联支路组成，每个支路有十个串联连接的二极管，一台机车只需使用80个二极管元件。最后期生产的量产车(18~22)更使用了功率更大的RS24型二极管，在保证整流器性能保持相同的前提下，使二极管元件数量大幅减少至24个。

除此之外，硅整流器的体积和重量也变得越来越小。原型车的每套硅整流装置(含冷却系统)的外形尺寸为800毫米×540毫米×1,750毫米，自重为400公斤。而量产车的硅整流装置(含冷却系统)的外形尺寸为毫米×1,150毫米×1,750毫米，自重为580公斤，比原型车减轻了280公斤，并且使车体长度得以缩短。

牵引电动机

由于搭载交流电气设备使机车重量增大，因此借鉴了此前ED46型电力机车的经验，同样采用了单电机转向架的设计，每台转向架安装一台牵引电动机，通过传动装置成组驱动两个轮对。原型车使用MT102型牵引电动机，而量产车则使用经过改良的MT51型牵引电动机。该型电动机是四极串励直流电动机，小时功率为600千瓦，额定电压为1500伏特，额定电流为430安倍，额定转速为每分钟1000转，采用强迫通风冷却。

调速系统

虽然EF30型电力机车是交直流两用电力机车，但实际上是以直流区段的运用为主，因此机车主电路系统是以直流电力机车为基础，再加上基本的交流电气设备来构成。EF30型电力机车的调速控制方式和ED60、ED61型直流电力机车一样，采用超多段电阻调压以及对牵引电动机的串并联换接来达到调速的目的。虽然调压级位转换基本上是以电磁式空气接触器进行的，但考虑到关门隧道的恶劣粘着条件(关门隧道内存在海水渗漏的现象，且隧道内上坡道方向的坡度达到22‰)和列车坡停起动的可能性，因此EF30型电力机车亦设有凸轮轴控制器，以提高电力机车的调速性能和粘着性能。

EF30型电力机车在直流和交流区段分别有不同的调速级位。在直流电模式，调速控制器可使用共19个调速级位，其中串联位11级、并联位8级;在交流电模式下，由于比较着重重载货物列车的起动及牵引性能，因此可使用多达26个调速级位，其中牵引电动机三个串联位11级、牵引电动机两个串联位15级，不设并联位。

辅助电路

EF30型电力机车的辅助电路用于向电动发电机和各类型通风机供电。电动发电机是由一台直流电动机和一台交流发电机组成，由架空接触网(直流区段)或整流器(交流区段)供电，将1500伏特直流电转换成100伏特60赫兹三相交流电，向机车的控制电路、照明电路、电阻器通风机和蓄电池供电，额定容量为5千伏安。牵引电动机通风机、电动空气压缩机均使用1500伏特直流电动机，供电方式与电动发电机相同。

机车走行部为三台二轴单电机转向架，两端转向架是DT117型转向架，中间转向架是DT118(DT118A)型转向架。转向架采用"日"字形的轻量化铸钢构架，轴箱采用传统的导柱式定位方式。转向架采用全旁承支重结构，车体重量通过六个旁承支座坐落在三台转向架上。由于牵引电动机占用了部分摇枕的空间，因此摇枕的位置显得较低，而且摇枕形状和摇枕弹簧的布置也比较特殊，以尽量减少牵引列车起动时的轴重转移。一系悬挂为轴箱两侧的螺旋弹簧。摇枕弹簧装置为构架外侧悬挂结构，中间转向架采用每侧两个并联的摇枕圆弹簧组，而两端转向架则采用橡胶弹簧。

同时期的国铁电力机车大多使用心盘来传递牵引力，再经由车体底架传递到车钩。但EF30型电力机车的特别之处，是利用转向架之间的中间联接装置直接向车钩传递牵引力。每台转向架的心盘位于牵引电动机之上，三个心盘之间由牵引拉杆连接，两端转向架又和车钩机械地耦合，车体底架基本上并无承担传递牵引力。此外，为了提高机车的曲线通过能力，中间转向架设有两段式连杆机构，当通过曲线时实现强迫横向位移，以减少中间转向架对轨道的侧压力，这项技术是新三菱重工业首先发明。

牵引电动机采用架悬式安装方式，牵引电动机通过螺栓连接完全固定于构架横梁上，即位于两个轮对之间、心盘之下，牵引电动机的重量成为簧上重量。驱动装置采用WN挠性浮动齿式联轴节驱动方式，从牵引电动机电枢轴输出的转矩，经挠性浮动齿式联轴节传递给主动齿轮(小齿轮)，然后通过两个中间齿轮分别传动两个轮对的从动齿轮(大齿轮)。两根车轴的所有牵引传递齿轮均封装在同一个密封齿轮箱内，齿轮传动比为1:3.88。

ED56型电力机车是干线客运用的直流电力机车，适用于供电制式为1500伏直流电的电气化铁路，机车总体结构与英国向南非铁路供应的1E型电力机车基本相同。机车采用非承载式结构的全金属箱形车体，车体两端各设有一个司机室，车体中部为电气室。司机室前方中央设有一扇端门，在司机室内机车运行方向的左侧设有司机操纵台。电气室安装有各种电气及机械装置，并设有单侧内走廊连接两端司机室。车顶相对两端司机室后部上方的位置各装有一台双臂式受电弓。

机车走行部为两台二轴转向架，机车轴式为Bo-Bo。车钩直接安装在转向架构架的端梁上。两台转向架之间设有弹性联接装置，以提高机车的小半径曲线通过性能，并用于传递牵引力。牵引电动机采用抱轴式悬挂，牵引电动机的一端安装在转向架构架上，而另一端通过抱轴承刚性抱合在车轴上。牵引电动机输出的扭矩通过一级减速齿轮传递给轮对，牵引齿轮传动比为22:75(1:3.41)。改造后的ED23型电力机车的齿轮传动比为18:79(1:4.39)。

ED53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、牵引电动机的三段式串-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，四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;然后将每两台并联的牵引电动机为一组，两组牵引电动机以串联连接;最后牵引全部电动机并联连接，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。机车采用了MT23型直流串励牵引电动机，额定功率为230千瓦，额定转速为每分钟660转，额定电压为1350伏特。控制装置采用凸轮轴接触器及电磁式空气接触器实现有级调压。