Электровозы 4ЭС5К относятся к числу наиболее мощных в мире.
С февраля 2015 года первые три локомотива 4ЭС5К «Ермак» уже работают в этом депо. По словам Игоря Тимофеенко, начальника депо Смоляниново, электровозы 4ЭС5К №№001-003 успешно водят тяжелые составы, в том числе и на сложных участках — при подъемах 30 о/оо и радиусах кривых до 200 м. За время эксплуатации не зафиксировано ни одного отказа и непланового ремонта по моторно-осевым подшипникам качения. Техническое обслуживание (в объеме ТО2) электровозов 4ЭС5К осуществляется через 240 часов, за исключением неблагоприятных погодных условий (снег, дождь), периодичность сокращается до 120–160 часов работы на участке обращения Смоляниново - Находка.
В локомотивах 4ЭС5К применено новое техническое решение – поосное регулирование силы тяги, позволяющее оптимально распределить тяговую нагрузку между осями и реализовать максимальный коэффициент тяги электровоза, т.е. увеличить вес перевозимых грузов. Внедрена микропроцессорная система управления с расширенными функциями диагностирования оборудования, осуществляющая передачу диагностической информации на серверы ремонтных депо и завода-изготовителя для оперативного устранения неисправностей. Применение на электровозе 4ЭС5К колесно-моторного блока с моторно-осевыми подшипниками качения позволяет увеличить периодичность между техническими обслуживаниями (ТО2) и тем самым уменьшить эксплуатационные расходы.
Важными преимуществами, влияющими на экономическую эффективность электровоза 4ЭС5К, являются максимальная унификация с другими серийно выпускаемыми НЭВЗом локомотивами переменного тока семейства «Ермак»; повышение тяговых свойств локомотива за счет увеличения количества тяговых осей; энергооптимальное ведение поезда за счет возможности гибкого формирования тяговой единицы нужной мощности, исходя из условий полигона ОАО «РЖД», с количеством тяговых осей от 4 до 16 с кратностью «4».
По результатам опытной эксплуатации в конструкцию электровозов 4ЭС5К с №004 внесены значительные изменения с целью повышения надежности, ремонтопригодности, снижения стоимости локомотива. В частности, из состава бустерной секции второго типа исключены блок мотор-компрессора, главные резервуары на крыше. На всех секциях вместо силового кабельного монтажа применен шинный, что дает значительный экономический эффект.
До конца 2017 года НЭВЗ изготовит еще 3 электровоза 4ЭС5К №№006-008.
Электровозы серии «Ермак» эксплуатируются на железных дорогах России с 2007 года. В зависимости от решаемых задач, они могут использоваться в одно-, двух-, трёх и четырехсекционном исполнении. Полигон эксплуатации – Дальневосточная, Восточно-Сибирская, Забайкальская, Красноярская и Октябрьская железные дороги. Кроме того, некоторое количество двухсекционных «Ермаков» работает на Украине (Одесская железная дорога).