整流器电力机车是交直型电力机车，其能量传递是将接触网供给的单相工频交流电，经机车内部的牵引变压器降压，经整流装置将交流电转换为脉动直流电，经平波电抗器后向直流(脉流)牵引电动机供电，从而产生牵引力牵引列车运行。工作原理简图见图1-2。
图1-2 整流器式电力机车工作原理示意图
因为牵引电动机取得的电能是经降压、整流获得的，故牵引电动机的端电压受牵引变压器、整流线路的影响，其机车特性区别于直流电力机车。本节以不可控整流线路为例，分别介绍具有中点抽头式全波整流电路和桥式全波整流电路电力机车的工作原理和特点，并推导出具有普遍意义的机车特性。
一、基本工作原理和特点
图1-3所示为整流器电力机车的两种基本原理线路图。单相交流电由接触网通过受电弓引入牵引变压器的高压绕组，再经钢轨或回流装置流回牵引变电所。牵引变压器将电压降低后，经整流装置变换为直流电供给牵引电动机。
1.中点抽头式全波整流电路电力机车工作原理
在图1-3(a)中牵引变压器二次侧绕组分成oa、ob两段，两段电压大小相等、方向相反。整流元件D1、D2的正极分别与二次侧绕组的a、b点相接，负极相互联接在一起。牵引电动机的一端与变压器二次侧绕组的中点相接，另一端经平波电抗器PK与整流电路的输出端即整流元件的负极相接。
电路正常工作，当变压器二次侧电压为正半周时，a点为高电位，整流元件D1导通，电流由a点经整流元件D1、平波电抗器PK、牵引电动机M回到o点构成一闭合回路。此时，整流元件D2因承受反向电压而截止。当变压器二次侧电压为负半周时，b点为高电位，整流元件D2导通，电流由b点经整流元件D2、平波电抗器PK、牵引电动机M回到o点构成一闭合回路。此时，整流元件D1因承受反向电压而截止。
由此可知，在交流电压的正负两个半周内，变压器二次侧绕组oa、ob交替流过电流而牵引电动机M中则流过连续不断的方向不变的电流，从而保证了直流(脉流)牵引电动机正常工作。
2.桥式全波整流电路电力机车工作原理
在图1-3(b)中，整流元件D1～D4接成一个电桥形式，变压器二次侧绕组接到a、b两点，牵引电动机M经平波电抗器PK与电桥的另一对角线c、d相联。
电路正常工作，当交流电压正半周时，a点为高电位，整流元件D1、D3导通，整流电流由二次侧绕组a点经整流元件D1、平波电抗器PK、牵引电动机M、整流元件D3回到二次侧绕组b点，此时整流元件D2、D4承受反向电压而截止。在交流电压负半周时，b点为高电位，整流元件D2、D4导通，整流电流由b点经整流元件D2、平波电抗器PK、牵引电动机M、整流元件D4回到a点。此时整流元件D1、D3因承受反向电压而截止。
在交流电压的正、负半周内都有电流流过变压器二次侧绕组，但方向不同，而牵引电动机M中始终流过方向不变的电流。
(a)中点抽头式全波整流电路 (b)桥式全波整流电路
图1-3 整流器电力机车原理图
3.整流器电力机车的工作特点
(1)整流器电力机车的变流过程在机车内完成，而直直型电力机车的变流过程是在牵引变电所进行，因此整流器电力机车是一个集变压、变流、牵引为一体的综合装置，不仅大大简化了牵引变电所的供电设备，而且由于采用交流供电，提高了接触网的供电电压，使一定功率的电能得以采用小电流输送，这样既可减小接触网导线的截面，节省有色金属用量，也可减少电能损耗，提高电力机车的供电效率。
(2)由于机车内设有变压器，调压十分方便，牵引电动机的工作电压不再受接触网电压的限制，可以选择最有利的工作电压，使牵引电动机的重量/造价比降低，工作更为可靠。
(3)牵引电动机采用适合牵引的串励电动机，可以获得良好的牵引性能和起动性能，尤其起动时采用调节整流电压的方式，省略了起动电阻，不仅减轻了电气设备的重量、降低了起动能耗，而且改善了电力机车的起动性能，提高了机车的运行可靠性。
但是，由于整流器电力机车整流装置的输出电压为一脉动电压，因而流过牵引电动机的电流是一脉动电流。脉动电流不仅使牵引电机的损耗增加，而且使牵引电机换向恶化，因此在整流器电力机车上需装设平波电抗器PK和固定分路电阻R0以限制电流的脉动，改善电动机的工作条件。同时，在牵引电动机的结构上亦作了特殊设计。
二、整流器电力机车的基本特性
整流器电力机车上采用的脉流牵引电动机的工作原理与直流牵引电动机相同，因此整流器电力机车工作特性和特性曲线的求取方法与直流电力机车相似。但是由于整流器电力机车自身固有的特点，其工作特性又区别于直流电力机车的工作特性。
1.整流外特性
前已述及，整流器电力机车的牵引电动机由接触网取得电能，需经牵引变压器降压和整流装置变流这样一个过程，因而牵引电动机的端电压将受到变压器和整流装置的影响，这些影响包括：
(1)整流回路电阻引起的压降。整流回路电阻包括牵引电动机内阻，变压器次边绕组电阻，平波电抗器的电阻等。
(2)整流回路阻抗引起的压降(包括变压器二次侧绕组的漏抗)。
(3)整流线路换相引起的平均整流输出电压降低。非理想整流线路换相时变压器绕组处于短路状态，此时整流输出电压为零，引起整流线路平均整流输出电压降低。
(4)整流元件的阈值电压压降。
由于上述原因，造成整流器电力机车特有的电压降低，而且此压降值随机车负载电流的变化而变化，还随电力机车与牵引变电所的距离、接触网电流的变化而变化。因此，准确描述整流器电力机车每一种情况下的工作特性是相当复杂和困难的，通常用一种代表性的工作特性，即用平均工作特性来描述，为此做如下假定：
(1)接触网阻抗为零(即不计接触网阻抗压降)。
(2)接触网电压保持恒值。例如我国电气化铁道的额定供电电压为25kV。在上述假定条件下，当变压器二次侧绕组输出电压固定时，牵引电动机的端电压只随负载电流的变化而变化，即UD=f(Ia)称为牵引电动机的外电压特性。牵引电动机的外电压特性可由整流装置的外特性Ud=f(Id)=UD=f(mIa)求出。图1-4为SS3B型电力机车整流外特性，Id=6Ia。
图1-4 牵引电机外电压特性Ud=f(Id)
2.速度特性
由公式(1-3)可知，对应于同样的电机电枢电流，整流器电力机车的速度因电机端电压的降低较直流电力机车速度有所下降，由牵引电动机的外电压特性知：整流器电力机车的速度特性曲线比直流电力机车速度曲线下降更陡。
3.牵引力特性
由公式(1-7)可知，机车的牵引力只与牵引电动机电枢电流和电机主极磁通有关，不受牵引电动机端电压的直接影响，所以整流器电力机车的牵引力特性曲线与直流电力机车牵引力特性曲线相同。
4.牵引特性
整流器电力机车的牵引特性曲线可通过速度特性计算式(1-3)和牵引力特性计算式(1—6)计算求得。
5.机车总效率特性
根据整流器电力机车工作原理，机车能量的传递经过机车变压器、整流装置、平波环节、电—机能量转换、齿轮传动等主要部分，故机车总效率为：
(1一9)
式中 ηB——变压器效率
ηG——整流装置效率
ηP——平波电抗器效率
ηd——牵引电动机效率
ηc——齿轮传动效率
图1—5、图1—6、图1—7分别给出了韶山3B型电力机车的速度特性、牵引力特性和牵引特性曲线。需要指出的是，图中所给的曲线为电力机车特性控制下的特性曲线，非自然特性曲线。
图1-5 机车速度特性曲线V=f(I a)
图1-6 机车牵引力特性曲线F=f(Ia)
图1-7 机车牵引特性曲线F=f(V)