Проаналізовано тепловий стан асинхронних двигунів (АД) за різних режимів роботи за умов нестабільної напруги живлення. Початковими даними для аналізу теплового стану АД є пасивні (теплові провідності, теплоємності) та активні (втрати в обмотка сталі, механічні та додаткові втрати) параметри теплової схеми заміщення. Розроблено методику більш точного розрахунку розподілу втрат потужності у разі зміни напруги з урахуванням нелінійних параметрів вторинного та намагнічувального контурів. Вивчено вплив напруги мережі на тепловий стан АД в тривалому та повторно-короткочасних режимах роботи. За результатами аналізу виявлено: зниження напруги призводить до збільшення струмів статора та ротора; великі темпи зростання струму спостерігаються в роторі; за підтримки навантаження, яке відповідає номінальному струму статора та зменшення напруги сумарні втрати АД зростають; зниження напруги призводить до зростання температури всіх вузлів АД, причому темпи зростання температур в обмотках ротора вищі, ніж в обмотках статора, що призводить до перерозподілу поля температур вузлів АД. Надано практичні рекомендації щодо підвищення надійності експлуатації АД за різних режимів роботи за нестабільної напруги живлення. Запропоновано алгоритм урахування нестабільної напруги живлення в системах контролю та прогнозування теплового стану АД, використаний в пристрої захисту УЗТН-5, що пройшов успішні промислові випробування на Донецькому металургійному заводі.