国鉄201系電車
クモハ200形またはモハ200形とユニットを組む中間電動車で、パンタグラフや主制御器などの主回路を構成する機器群を中心に搭載する。
MM'ユニットを採用し、M車(モハ201形)にはチョッパ制御器・主制御器・抵抗器・集電装置が、M'車(クモハ200形・モハ200形)には補助電源装置・電動空気圧縮機が搭載される。試作車では機器箱を耐寒耐雪構造としたが、量産車では軽量化のため取りやめた。電機品は三菱電機、日立製作所、東京芝浦電気(当時)、東洋電機製造、富士電機製造(当時)の5社が製作している。
主回路システムにはサイリスタを用いた電機子チョッパ制御が採用され、チョッパ制御器としてCH1形を搭載した。リレー・スイッチ類を内蔵する機器箱は、試作車では補助制御器のHS36形とされていたが、量産車では主制御器のCS53系となった。
電機子チョッパ制御は主回路で最も大きな電流が流れる電動機の電機子回路をチョッピングする(切り刻む)方式であるが、回生ブレーキ作動時に昇圧チョッパ回路を構成するため、高速域での回生電圧が架線電圧を大幅に上回って回生失効しやすいという問題点があった。このため本系列が開発された1970年代後半には、地下鉄以外の私鉄各社ではこの方式に代えコスト面でも有利な界磁チョッパ制御方式が普及した。
しかし、1960年代後半より独自にチョッパ制御器の開発に着手していた国鉄は、通勤形のみならず近郊形系列などへの幅広い応用を目指しており、電動機の設計変更と主回路構成の工夫(直並列切り替え)によって120 km/hからの回生ブレーキを実用可能とする制御システムの構築を研究していたこと、力行時の抵抗器によるロスを削減することで得られるメリットよりも無接点・無段階制御・最高速度域からの回生ブレーキが実用可能であるメリットを重視していた。
主電動機は直巻整流子電動機のMT60形で、チョッパ制御用に新規開発されたものである。高速走行からの回生ブレーキを充分に活用するため、定格出力は150 kWに向上され、定格回転数も1850 rpmと高く取られた。駆動方式は中空軸平行カルダン駆動方式で、歯車比は15:84 (5.6) である。
MT60形は定格回転数1850 rpm / 最高回転数4850 rpmと既存のMT54形やMT55形といった前世代の標準形電動機と比較して高い定格回転数となった。高速域での回生ブレーキ時に発生電圧過大に伴う回生失効を防止することを狙ったため、国鉄の制式電車用直流直巻式電動機としては当時最大の150 kW級電動機となったものの特性が高速寄りにシフトしているため、低速域での加速性能は110 kW級のMT55形を搭載する103系と大差ないレベルに留まっている。
車内は冷房装置搭載を前提として構成の見直しが行われ、天井構造は平天井となった。外部屋根のカーブ形状も見直され、103系と比較して緩いものとされた。
冷房装置は集中式のAU75系が採用され、当時落成していた103系用と同型のAU75B形を1基搭載する。冷気は平屋根構造の車内風洞を介して車内に送り込み、三菱電機製「ラインデリア」(横流補助送風機)によって扇風機なしでもまんべんなく車内に行き渡る構造とした。換気用通風器はグローブ形に代わり、FRP製の角形押し込み式が採用されている。
台車はダイレクトマウント(車体直結)式の空気ばね台車で、東急製の901編成にDT46X・TR231Xが、日車製の902編成にDT46Y・TR231Yが採用された。
回生ブレーキ時の離線対策も考慮して、試作車ではPS21形パンタグラフが各電動車1ユニット(2両)につき2基ずつ搭載された。
1983年に量産化改造が行われ、組成変更や電装解除などが行われた(後述)。国鉄末期には中央快速線から中央・総武緩行線に転用された。
1990年より首都圏各線区でATS-Pが本格導入され、201系にも関連機器の設置改造が行われたが、試作車はクモハ200形の床下の空きスペースが小さく、クハも含めてATS-Pの搭載は見送られた。試作車は量産車編成の中間に組み込まれ、営業線では先頭に立たなくなった。
中央・総武緩行線からの撤退後は京葉線に転用されたが、老朽化のため2005年11月に廃車となった。