国鉄ED45形電気機関車
4両とも作並機関区に配属され、仙山線での試験では交流電気車の高性能を実証した。また、車輪の空転が発生した際には、出力を一時的に下げることで再粘着させて容易に車輪の空転を抑える粘着特性も実証した。仙山線での試験終了後、正式交流電化となった1957年9月以降も引き続き運用され、営業列車の牽引に充当された。
しかし、直接式のED44形は保守・整備の手間に難があることから、1961年以降は休車状態となり1966年に廃車となった。
一方、整流器式のED45形は3両とも1968年の仙山線全線交流電化後も長町機関区に転属して運用され続けていたが、以下の問題が発生していた。
製造後10年以上が経過し一部機器の老朽化が始まっていた。
保守部品も試作車という特殊性から確保に難があった。
重連総括制御ができず、総括制御可能なED78形の運用が始まるとED45形は単機で牽引可能な編成重量の軽い旅客列車中心とした運用に限定された。
冬期旅客列車を牽引の際に必要な電気暖房装置 (EG) ならびに蒸気暖房用蒸気発生装置 (SG) が未搭載のため暖房車が必要だった。
また、福島機関区(現・福島総合運輸区)所属のED78形による奥羽本線との共通運用による各種コスト削減の効果も大きいことから、1970年に仙山線用試作交流機関車の取替名目で製造されたED78 10・11に置き換えられ、全車廃車となった。
主電動機は日立製作所のほかに東洋電機製造・富士電機でもそれぞれ2基ずつ製造し、各メーカーのものを乗せ換えながらテストを行った。
台車は後年の交流機でも問題となる軸重移動の問題が当初より考えられたことから、車体から伸ばした脚に板ばねで台車枕ばねと接続し、レール面に近い位置で引張力を伝えることで台車のピッチングを抑えて解決を図ったDT108形を採用した。
車体
秩父鉄道デキ101 - 103や大井川鉄道E103と同系統の車体を採用した。 当初デッキの手摺をほとんどもたず、転落事故などが懸念されたことから、暫くして増設工事がされた。 側面の通風フィルターは製造当初縦型のものだったが、デッキ手摺増設に前後して十字型の枠をもった形状に変更された。
製造当初はアルファベット表記の凝ったデザインの製造銘板(筆記体で"Hitachi")を装着していたが、国鉄側がこれを問題視したため取付規程を制定する遠因となり、本機も後日漢字表記の銘板に交換されている。