Свойство саморегулирования вращающегося момента:

Преобразование энергии в двигателе:

Потребляемая из сети активная мощность  (рис. 4.9, б) частично расходуется при нагреве обмоток статора (потери в обмотке статора ) и магнитопровода (потери в стали статора ). Остальная мощность - электромагнитная мощность , передаваемая вращающимся магнитным полем от статора к ротору. Часть ее расходуется на нагрев обмотки ротора (потери в меди ротора ). Потерями в стали ротора можно пренебречь, так как частота перемагничивания сердечника ротора в номинальном режиме мала. Остальная часть мощности  преобразуется в механическую мощность ротора . Часть последней покрывает механические потери ротора  (трение в подшипниках, работа по перемещению воздуха вентилятором и т.д.). Оставшаяся часть мощности  - полезная механическая мощность, передаваемая рабочей машине. КПД АД . Номинальный КПД АД составляет 0,75-0,95.

Рис. 9. Преобразование энергии в АД: а) схема передачи энергии; в) энергетическая диаграмма

Носителем мощности  является магнитный поток Ф (рис. 9, а) вращающийся с угловой частотой  и передающий электромагнитный момент , поэтому . Аналогично для ротора , где - угловая частота вращения ротора. С учетом этого из энергетической диаграммы получаем

, (4.8)

. (4.9)

Чем ниже частота вращения ротора (больше скольжение s), тем меньшая часть мощности , передаваемая полем, преобразуется в механическую мощность (4.9) и тем большая часть мощности (4.8) теряется на нагрев ротора (потери скольжения). Поэтому работать с большим скольжением энергетически невыгодно. Обычно  и потери энергии в двигателе малы.

КПД и коэффициент мощности и их зависимость от механической мощности:

Коэффициент полезного действия. Зависимость  от полезной мощности Р₂ имеет такой же характер, как и для трансформатора. Эта зависимость имеет общий характер для большинства электрических машин.

При изменении нагрузки электрической машины отдельные виды потерь изменяются по-разному: электрические потери  в обмотках статора и ротора, а также добавочные потери  изменяются пропорционально квадрату тока нагрузки; электрические потери в щеточном контакте  изменяются пропорционально току в первой степени; механические  и магнитные потери остаются практически постоянными - такими же, как при холостом ходе, если напряжение машины U и частота ее вращения n не изменяются. По этому признаку все виды потерь можно разделить на две группы: постоянные потери , и переменные потери , которые можно приближенно считать пропорциональными квадрату тока нагрузки (обычно величина потерь  мала по сравнению с ). Мощность P₂, отдаваемая машиной (Р_ЭЛ в генераторах и Р_МЕХ в двигателях), пропорциональна току нагрузки I в первой степени, поэтому зависимость

КПД от тока нагрузки

()

где А, В, С - постоянные.

Из () следует, что при изменении нагрузки электрической машины КПД ее изменяется, При холостом ходе = 0, так как полезная мощность Р₂ отсутствует. При увеличении нагрузки КПД возрастает за счет увеличения Р₂, но одновременно быстрее, чем Р₂, возрастают переменные потери , поэтому при некотором токе I_КР рост КПД прекращается и в дальнейшем начинает уменьшаться. Если взять производную  и приравнять ее нулю, то можно получить условие максимума КПД - имеет место при такой нагрузке, при которой  = .

Обычно при проектировании электрической машины стремятся так распределить потери мощности, чтобы указанное условие выполнялось при наиболее вероятной нагрузке машины, несколько меньшей номинальной. Во вращающихся электрических машинах средней и большой мощности это условие выполняется при нагрузках 60-85% от номинальной.

При увеличении номинальной мощности относительная величина суммарных потерь уменьшается. Следовательно, должен возрастать и КПД машины. Эта закономерность проявляется во всех типах вращающихся электрических машин и в трансформаторах - машины большей номинальной мощности всегда имеют соответственно и больший КПД, и, наоборот, КПД машин малой мощности и микромашин обычно невелик. Так, например, КПД вращающихся электрических машин мощностью свыше 100 кВт составляет 0,92-0,96, мощностью 1-100 кВт -0,7-0,9, а микромашин -0,4-0,6.

КПД асинхронного двигателя можно определить из круговой диаграммы как отношение отрезков. Однако для получения более точных результатов рекомендуется определять КПД путем расчета отдельных видов потерь.