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EF81型电力机车（日语：EF81形电気机関车）是日本国有铁道的多电流制电力机车车型之一，适用于供电制式为1500伏直流电、20千伏50赫兹和20千伏60赫兹工频单相交流电的电气化铁路，由日立制作所、三菱电机、三菱重工业联合生产。

EF81型电力机车最初是为日本海纵贯线设计的客货运通用电力机车，首台原型车于1968年底完成试制，并于1969年投入批量生产；后来又为关门铁道隧道区间专门制造了300番台和400番台机车。1987年国铁分割民营化后，156台EF81型电力机车由东日本旅客铁道（JR东日本）、西日本旅客铁道（JR西日本）、九州旅客铁道（JR九州）和日本货物铁道（JR货物）继承。1989年至1991年间，因应铁路货物运输量增加的需要，JR货物再度购置500番台和450番台机车。

开发背景

1960年代，日本国有铁道对北陆本线进行了长达近十年的复线电气化改造工程，其中田村至糸鱼川之间采用交流电气化，而米原至田村、糸鱼川至直江津之间采用直流电气化。随着糸鱼川至直江津区段按计划于1969年10月完成直流电气化，同时亦代表着北陆本线和信越本线全线完成电气化。由于羽越本线和奥羽本线亦会在不久之后完成电气化改造，连接大阪和青森的日本海纵贯线将使用三种不同的牵引供电制式，包括1500伏直流电、20千伏60赫兹单相交流电和20千伏50赫兹单相交流电，因此有必要研制一种可以适应多电流制的客货运通用电力机车。

早于1950年代末，日本国铁已经开始研究交直流两用电力机车。1960年，研制了使用于关门铁道隧道的EF30型电力机车，成为世界上第一种投入量产和运用的交直流两用电力机车。1962年，日立制作所在ED46型电力机车的基础上，又研制了使用于常磐线的EF80型电力机车，在交流及直流电气化区段均可以全功率运行，并采用了单电机转向架和轮对空心轴式驱动装置。虽然EF80型电力机车已经是一种比较成熟的双电流制电力机车，但在性能和维护方面与后来出现的国铁标准化电力机车相比仍然存在着差距。

从1960年代中期开始，随着电力电子技术在牵引传动领域的快速发展，日本国铁先后开发了一系列采用晶闸管相控调压的交流电力机车，包括ED77、ED78、EF71型电力机车，展示了无级调压电力机车的优异粘着性能。在新型多电流制电力机车的研制初期，曾经考虑过两种技术方案，一是采用电阻调压方式的F型电力机车（Bo-Bo-Bo轴式），二是采用斩波调压方式的D型电力机车（Bo-2-Bo轴式）。

晶闸管斩波调压除了具有无级调速和粘着性能较好的优点，也不像传统的电阻调压方式那样会产生电能损耗，实现机车主电路和控制电路的无触点化。然而，斩波调压在1960年代中期是一项崭新的技术，日本当时刚开始进行电力动车组应用斩波调压的研究和试验，而且斩波器对铁路通信信号的影响尚需进一步研究。由于日本国铁要求新型多电流制电力机车要在1969年7月投入批量生产，加上斩波调压的设备成本相对高得多，因此最终决定沿用技术成熟可靠的电阻调压方式。

1968年12月21日，首台EF81型电力机车在日立制作所水户工厂落成。EF81型电力机车是在日本国铁标准型电力机车的基础上，总结了之前EF65、ED75、ED78型电力机车的研制经验，研制而成的新一代多电流制干线电力机车。机车采用超多段电阻调压、牵引电动机串并联换接和磁场削弱的控制方式，并设有供交流区段使用的主变压器和油冷式硅整流器。EF81型电力机车在直流区段的小时功率为2,550千瓦，在交流区段的小时功率为2,370千瓦，构造速度为115公里/小时，最大运用速度为110公里/小时。基本性能指标与EF65型电力机车相同，可牵引1200吨列车（最大1300吨）通过10‰长大坡道。

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