После окончания испытаний тепловоза в Германии 13 декабря 1924 г. тепловоз в разобранном состоянии на транспортных колесных парах был направлен в Двинск, где переставлен на свои колесные пары. Здесь же после сборки, проверочных пусков дизеля и наладок произведена первая поездка с поездом на участке Двинск—Крейнбург в присутствии специалистов-железнодорожников Германии, Польши и Латвии. Для всех были ясны преимущества тепловоза с электрической передачей: малый расход топлива (примерно в 4 раза меньше, чем у паровозов), исключительная плавность хода, гибкость регулирования. Вслед за этим тепловоз с опытным поездом и с динамометрическим вагоном проследовал до Брянска (25 января 1925 г.) и затем в Москву.

2 февраля 1925 г. была совершена, применительно к условиям договора, приемочная поездка от Ховрино до Клина. Вес поезда был: туда 1 750 т, обратно 1 920 т. На подъеме 5,2е/оо установившаяся скорость составила 15,2 км/ч, сила тяги 13 450 кг, что соответствовало мощности на ободе колес 767 л. с.\ расход топлива— 226 г!л. с. ч, к. п. д.—28%. С этого момента тепловоз стал считаться принятым и поступил в парк локомотивов СССР.

По прибытию тепловоза в Москву проводился большой и сложный цикл обкатки — поездок с грузовыми поездами по различным направлениям с целью выяснить влияние различных факторов на работоспособность тепловозных агрегатов (высокая наружная температура, высота над уровнем моря, пыльный воздух и др.), а также работоспособность тепловоза как локомотива.

Как уже отмечалось ранее, тепловоз Ээл2 поступил на железные дороги СССР с прицепным тендером-холодильником, что позволяло локомотиву надежно работать при высоких температурах наружного воздуха (40—45°). Вместе с тем наличие тендера, на котором находился вспомогательный двигатель, передача к вентилятору, громоздкие холодильники и пр. затрудняло уход за тепловозом и ремонт его. Поэтому сразу же по поступлении тепловоза Ээл2 на опытную базу был поставлен вопрос о ликвидации тендера. В связи с этим тепловозное бюро (Н. А. Добровольский, А. О. Долинжев) разработало проект нового холодильника. Новый холодильник, изготовленный в Германии, был смонтирован на опытной базе; одновременно с этим тепловоз подвергся некоторой переделке, после чего в 1928 г. он стал вполне законченным эксплуатационным локомотивом.

Не приводя подробных описаний конструкций тепловоза Ээл2, остановимся лишь на агрегатах и отдельных узлах, представляющих технический интерес даже в настоящее время.

На тепловозе Ээл2 установлен шестицилиндровый, четырехтактный компрессорный дизель, соединенный полужесткой муфтой с генератором. На конце вала генератора имеется зубчатое колесо, передающее вращение валу большого возбудителя, от которого ременной передачей приводится в движение вал малого возбудителя, получающий возбуждение от небольшой аккумуляторной батареи. Ток малого возбудителя служит возбуждающим током для большого возбудителя. Ток последнего поступает в обмотку возбуждения генератора. Ток генератора идет к пяти тяговым электродвигателям, каждый из которых через зубчатые шестерни передает вращение соответствующей оси тепловоза.

Противоположный генератору конец вала дизеля соединен с компрессором и далее при помощи фрикционной муфты с вертикальным валом колеса осевого вентилятора холодильника.
Тепловоз имеет два бегунка. В передней части, где расположен холодильник, находится пост управления.

Интересной была электрическая схема тепловоза, которая распадалась на три цепи:

1) главная цепь, питающая тяговые электродвигатели, с напряжением от 0 до 1000 В;

2) цепь малого возбудителя напряжением от 0 до 50 В;

3) цепи большого возбудителя и аккумуляторной батареи напряжением 110—135 В, последняя цепь служила для возбуждения малого и большого возбудителей и питания приборов управления и освещения тепловоза.

Обмотки 2 возбуждения главного генератора питались постоянным током от возбудителя, ток в обмотках которого регулировался машинистом при помощи контроллера (изменением сопротивления); при этом менялось напряжение главного генератора, а следовательно, и скорость тепловоза.