ED45型电力机车（）是日本国有铁道的第一代交流电力机车。该型机车为整流器式交流电力机车，于1950年代中期由日立、东芝、三菱分别各试制了一台原型车。同时期研制的交流电力机车还有ED44型电力机车，是由日立研制的直接式交流电力机车。1961年，根据国铁车辆形式称号规程，ED44、ED45型电力机车分别改称为ED90、ED91型电力机车。
开发背景
在第二次世界大战之前，匈牙利和德国曾经研究在电气化铁路采用工频单相交流电作为供电制式，其优点是使牵引变电所的设备大为简化，不需要像直流电气化铁路那样在变电所内设置复杂的整流装置；由于供电电压得到大幅提高，变电所间的距离得以大幅延长，并简化了架空接触网的结构。但实际上单相工频交流制直到1950年代才真正受到世界各国的重视，并得到迅速的发展。二战结束后，法国国家铁路公司积极进行50赫兹单相交流电气化的研究。1950年6月，法国国铁在艾克斯萊班－阿訥馬斯鐵路成功建成首条采用20千伏50赫兹的电气化铁路试验段，并于1953年将电压提升至25千伏，成为当今世界上工频交流电气化铁路的标准。
受到法国国铁的成功经验所影响，日本国有铁道亦开始了发展交流电力牵引的计划。1951年，日本签订了旧金山和平条约，正式结束了长达七年的同盟国军事占领日本的状态，日本国有铁道亦得以实行自主的管理政策。1952年，日本国铁派出首批干部职员赴法国进行技术考察，收集交流电气化的技术资讯。然后，根据时任国铁总裁的指示，于1953年成立了“交流电化调查委员会”，并选定了仙山线部分区段作为日本铁路交流电化的试验段。除此之外，委员会还研究了从法国和其他欧洲国家引进交流电力机车的可行性，最初的计划是订购约10台交流电力机车。但在通商产业省以扶持日本国内重电制造业为由的极力游说下，日本国铁最终放弃了国外进口的计划，转而将交流电力机车的试制任务交由国内制造商承担。
在ED44型电力机车上，采用了变压器低压侧调压的办法，依靠调压开关改变主变压器次边（低压侧）的抽头，来调节牵引电动机的输入电压，组成共14个调压级位。机车采用油循环强迫风冷却的单相主变压器，额定容量为1130千伏安。四台牵引电动机固定以“两串两并”方式连接，以简化主电路架构。牵引电动机为日立EFCO-H60（MT950）型单相整流子电动机，额定功率为250千瓦，额定电压为500伏特，额定转速为每分钟1000转。此外，东洋电机制造和富士电机也各试制了两台牵引电动机，技术性能指标略优于日立产品，并曾经在ED44 1号机车上安装试用，使牵引电动机端电压实现近乎平滑的调节。为了扩大机车的恒功调速范围，可以对牵引电动机实施五级磁场削弱。在仙山线25‰大坡度区段进行的牵引试验中，尽管ED44 1号机车的小时功率略高于ED45 1号机车，但ED44 1号机车的牵引定数-{只}-有360吨，ED45 1号机车却可达到600吨。机车车体与东武铁道相同。转向架结构与EH10型电力机车相同，牵引电动机采用抱轴式悬挂。辅助电机系统仍采用三相交流传动，但三相电源改由简化设计的旋转式劈相机提供。
ED45 21
1957年2月，日立制作所完成试制ED45型21号机车。该机车的一个特点是以结构较稳定的励弧管代替了引燃管，以解决机车运行时振动对引燃管工作稳定性造成不利影响的问题，并且用来与东芝的引燃管整流器作比较。整流器采用由八个励弧管组成的单相全波整流电路，额定功率为1600千瓦，冷却方式采用强迫风冷。牵引电动机采用轮对空心轴架悬式安装方式。
试验结果
两台机车均在仙山线的牵引试验中取得了良好的结果。其中，ED45 21号机车在轨面湿滑的条件下，成功在25‰的坡道上起动500吨列车（东芝，基于ED45 11号机车）、ED71型电力机车（日立，基于ED45 21号机车）。
运用历史
四台原型车完成各种试验后，于1957年3月27日进入国铁编制并获得了车籍，当时均配属于作并机关区。1957年9月5日，仙山线仙台至作并区段完成交流电化改造，这四台机车亦正式投入运用。1959年至1961年间，这些机车都进行了技术改造，直接式电力机车追加了磁场削弱控制，而整流器式电力机车则以硅整流器取代了水银整流器。1961年，根据新修订的国铁车辆形式称号规程，ED44型电力机车改称为ED90型电力机车，ED45型电力机车改称为ED91型电力机车。
ED90 1号机车作为唯一一台直接式交流电力机车，由于机车的维护保养及配件供应困难，该机车自1961年以后就长期处于停运状态，并于1966年报废。1968年，仙山线全线完成交流电化后，三台整流器式ED91型电力机车仍然继续运用，但亦存在着一些问题。例如，机车车龄已经超过十年，部分设备已开始出现老化；原型车的零部件供应及维护存在困难，难以确保机车得到妥善的检修；机车并未设有蒸汽供暖或电气供暖设备，因此在冬季牵引旅客列车时必须加挂。
与此同时，福岛机关区（今）利用新配属的ED78型电力机车，实现了奥羽本线和仙山线的直通运转，提高了机车运用效率并降低了运用成本。1970年，为取代仙山线的交流电力机车原型车，两台新造的ED78型电力机车又配属到福岛机关区，此后ED91型电力机车全部停运报废。
技术数据
车辆保存
- ED91-11号机车：静态保存于宫城县宫城郡利府町森乡儿童公园。
- ED91-21号机车：静态保存于。
注释
参考文献
评论 (0)