При электрификации железной дороги применяют в основном однофазную систему переменного тока номинальным напряжением 25 кВ и локомотивы с двигателями постоянного тока, для чего на ЭПС устанавливают понижающий трансформатор и выпрямители.
Вариантом системы однофазного переменного тока является система 2×2 кВ, при которой вдоль электрифицированной линии подвешивают дополнительный питающий провод с напряжением 50 кВ. Напряжение в этот провод подается от специальных трансформаторов тяговых подстанций и от автотрансформаторов, расположенных на расстояниях 8-15 км друг от друга. При системе 2×25 кВ существенно снижаются потери и становится возможным увеличить расстояние между тяговыми подстанциями. Между контактным проводом и рельсами сохраняется напряжение 25 кВ, что позволяет эксплуатировать электровозы контактной сети переменного тока напряжения 25 кВ.
Контактная сеть должна обеспечивать надежный бесперебойный токосъем при заданных скоростях движения и различных климатических режимах. Контакт создают путем скольжения контактной части токоприемника по контактной части провода сети. Чем выше скорость движения поезда, тем труднее сохранить скользящий контакт непрерывным. Необходимо, чтобы устройства контактной сети не ограничивали наибольшую скорость поездов, установленную графиком движения.
Контактная сеть находится в особо трудных условиях, в отличие от всех других устройств системы электроснабжения, она не имеет резерва. При повреждении контактной сети движение поездов по этому пути прекращается на время, необходимое для ее восстановления. На многопутных дорогах при повреждении контактной сети на одном из путей возможно организовать движение по оставшимся работе путям, но это вызывает нарушения графика движения поездов. Поэтому к устройствам контактной сети предъявляют высокие требования, как по совершенству их конструкций, так и по качеству выполнения монтажных работ и тщательному содержанию в условиях эксплуатации.
Контактная сеть может быть выполнена в виде контактных рельсов или воздушных контактных подвесок. Контактные рельсы широко применяют в метрополитенах. На наземных дорогах контактные рельсы применяют очень редко, так как трудно обеспечить безопасность людей и животных, которые могут оказаться на электрифицированной линии. Воздушные контактные подвески делят на простые и цепные. Простая контактная подвеска, называемая трамвайной, обеспечивает бесперебойный токосъем при сравнительно небольших скоростях движения проездов. На магистральных электрических дорогах такие подвески используют только на второстепенных станционных путях при скоростях движения до 50 км/ч. За рубежом простые подвески более сложной конструкции иногда монтируют и на главных путях. При высоких скоростях движения поездов применяют цепные контактные подвески, которые классифицируют: по способу подвешивания контактного провода к несущему тросу (одинарные, двойные и тройные подвески); по типу опорных узлов (с простыми опорными струнами и рессорными тросами); по взаимному расположению проводов на плане (вертикальные, полукосые и косые); по способу регулирования натяжения проводов (некомпенсированные, полукомпенсированные и компенсированные). При определенной конструкции такой подвески и соответствующей конструкций токоприемника можно реализовать очень высокие скорости движения поездов (более 300 км/ч).
Контактные провода подвесок должны иметь высокую механическую прочность быть износоустойчивыми, не подверженными коррозии и обладать высокой электрической проводимостью. Контактные провода на второстепенных станционных путях могут иметь пониженную проводимость и меньшую износоустойчивость.