国鉄ED77形電気機関車
1960年代半ばにおける交流電化は、幹線のみだけではなく亜幹線ならびにローカル線にまで進展しつつあった。しかし、軌道の脆弱な線区へは交流電気機関車の標準機ともいわれたED75形では軸重制限の点から入線が不可能なケースも発生しつつあった。そのためED93形では以下の対策を行った。
動台車には仮想心皿方式のDT129形を使用しており、引張棒を介して牽引力を伝達する点もED75形と同じであるが、動台車間に無動力のTR103形空気ばね台車を設置する。
TR103形台車の空気圧力を調整することで動輪軸重を14.0・15.0・16.0・16.8tの4段階に変化させ、軸重制限区間への入線を可能とする。
この機能は、列車暖房用の蒸気発生装置(SG)を搭載するため車体長を延長と重量増への対処から同じく中間無動力台車を装備していたED76形でも1967年製造のED76 9以降、また奥羽本線用試作機となるED94形にも採用された。
交流機関車の速度制御は変圧器による電圧制御を用いてモーターの出力を調整することで行われる。抵抗器を用いる直流電気機関車と異なり、位相制御を用いた連続電圧制御によりトルクの急変が起きにくく空転を起こしてもすぐに収束するため、加速性能や粘着性能で優位に立つ。
ED75形では主磁気増幅器と低圧タップ切換器の組み合わせが採用されたが、大電力制御用シリコン整流器(サイリスタ位相制御)を用いた場合の利点は磁気増幅器とタップ切換器がシリコン整流器に内包されるため、機器減少ならびに小型化による軽量化と完全無接点無電弧化による故障防止などが挙げられ、特に支線区用や酷寒地用車両にはこれらのメリットがより生かせるため次世代形の制御方式として国鉄を中心に研究が進められていた。
しかし、当時の交流電気機関車のではこの制御方式が未完成であったためにED93形で初搭載し試験を繰り返し行い、北海道用に特に全サイリスタ制御で製造されたED75 501の運用試験結果を踏まえ、誘導障害対策を施した上で本形式量産機に採用された。
本形式はED75形の許容軸重を下回る東北地方の縦断線での運用が計画され、磐越西線郡山 - 喜多方間電化時に投入された。全車とも福島機関区(現・福島総合運輸区)に配置され、会津若松運転区(現・会津若松運輸区)に常駐して運用された。
仙山線や田沢湖線での投入が当初検討されていたが、前者は運用上奥羽本線との共通運用を行うメリットから回生ブレーキを持つED78形が投入され(軌道強化後はED75形も入線)、後者は実際に電化されたのが貨物列車の全廃後のため専属機を配備するメリットがなく、臨時列車などの牽引には当初はDE10形が、軌道強化後はED75形が投入され、その後新在直通運転のため改軌された。
1987年の国鉄分割民営化の際には、9 - 15の7両が東日本旅客鉄道(JR東日本)に承継された。磐越西線の軌道強化によってED75形が走行可能となったことで1993年までに運用を終了し全車廃車・廃形式となった。