架線式電機車的工作過程高壓交流電經牽引變流所降壓、整流后，正極接到架空線上，負極接到鐵軌上。機車上的受電弓與架空線接觸，將電流引入車內，再經空氣自動開關、控制器、電阻箱進入牽引電動機，驅動電動機運轉。電動機通過傳動裝置帶動車輪轉動，從而牽引列車行駛。從電動機流出的電流經軌道流回變流所。
架線式電機車是由牽引變流所輸到架線的電流通過受電器進入電機車的電路及電機車，再經過軌道回到變流所。我國井下架線電網的直流電壓有250V和550V兩種，露天的有550V和750V兩種。 優點：架線式電機車結構簡單，成本低，維護方便，機車的運輸能力大，速度高，用電效率高，運輸費用低，應用廣。
缺點：須有整流和架線設施，不夠靈活；架線對巷道尺寸和行人的有一定的影響；集電弓與架線之間容易產生火花，不允許在瓦斯嚴重的礦山使用；初期建設時投資較大，但從長遠看來，采用架線式電機車的總成本要比蓄電池電機車低得多。因此，如果礦井條件允許，礦井的主要運輸應采用架線電機車。
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