国有化後は、伊那松島機関区にあって従来同様後付付随車として使用されたが、1952年6月に運用の合理化のため400と401が荷物室を運転室に転用して制御車化され、記号が「クハ」となっており、翌年の車両形式称号規程改正によりクハ5900形(5900,5901)に改められた。両車は1958年(昭和33年)2月および3月に試作交流直流両用電車の電源車として改造され、屋根上に交直両用のパンタグラフ・空気遮断器・交直切替器を、床下に主変圧器・水銀整流器・2つの交直転換器・直流リアクトルをそれぞれ搭載して、72系モハ73034,モハ73050とユニットを組み作並機関区に転属、仙山線の仙台-作並間の交流電化区間と作並-山寺間の直流電化区間を直通する試験に供された。1959年の車両形式称号規程改正でそれぞれクヤ490形(1,11)とクモヤ491形(1,11)に改番され、クヤ490-1+クモヤ490-1でa編成、クヤ490-11+クモヤ490-11でb編成とした、これは、クヤ490形に搭載していた主変圧器・水銀整流器と車上での交直切替方式をa・b編成で異なる方式にしたためである。