PB21-01号机车完成试验后，在外高加索铁路第比利斯至哈舒里区段投入运用。但由于在单线铁路上快速客运电力机车无法充分发挥其牵引性能，这台机车于1940年改配属北方铁路局莫斯科-3机务段，并于1941年2月开始在莫斯科至[[亚历山德罗夫]]区段担当牵引旅客列车。1942年1月，因应战争时期[[军事运输]]的需要，PB21-01号机车改配属彼尔姆铁路局丘索夫斯卡亚机务段。从1954年4月至1955年2月，PB21-01号机车再次回到外高加索铁路，牵引第比利斯至哈舒里区段的旅客列车。1961年，PB21-01号机车在佩罗夫斯基电力机车车辆修理厂进行修理，但由于当时新一代的ChS1、[[ChS2型电力机车]]已经投入[[服务]]，PB21-01号机车于同年停运。