Колись, захисним пристроєм квартирної електромережі були пробки. У разі, якщо траплялося замикання (а ознакою цього був великий струм, що проходить через квартиру) вони перегорали. І мешканець з ліхтариком або свічкою йшов до електрощитку, щоб викрутити пробку і замінити на нову. Працювала вона як запобіжник - тонкий провід в пробці перегорає в разі сильного струму і іноді запобігав пожежі. Наступним кроком в захисних пристроях стали автоматичні вимикачі - "автомати". У такій же ситуації вони спрацьовували (і успішно спрацьовують досі) розриваючи ланцюг. Їх вже не треба міняти кожен раз, досить клацнути тумблером після усунення несправності. Чи може врятувати він життя? Можливо, він у разі замикання швидко відключить ток в квартирі, не давши виникнути пожежі. На жаль, "автомат" не врятує людини, яка торкнулася оголеного дроту або металевого корпусу зіпсовані пральної машинки.
Але це може зробити УЗО - пристрій захисного відключення. Найчастіший випадок ураження струмом, що має серйозні наслідки - це ситуація, коли відбувається витік з мережі через людину. Наприклад, згадана пральна машина, в якій провід з порушеною ізоляцією стосується корпусу. Людина рукою стосується корпусу, при цьому іншою рукою тримаючись за металеву ванну, поєднану з металевими ж трубами підведення води. Виникає ланцюг - побутова мережа - корпус - людина - ванна - труба - земля. Струм іде в землю через людину. За ванну можна і не триматися, досить стояти на вологій підлозі. Ще один приклад - домашній майстер, що свердлить стіну, щоб повісити полку і потрапив, на свою біду в електропроводку. На моїй пам'яті був подібний випадок, на жаль, зі смертельними наслідками, коли стоїть з дрилем на драбині людина дотримувався для рівноваги за трубу опалення.
В правильно функціонуючої електромережі скільки струму увійшло в квартиру по фазового проводу, рівно стільки повинно і вийти (мікроскопічні витоку, звичайно будуть через стіни, вологе повітря і т.п. але вони не істотні). У ситуаціях, описаних вище, виникає істотна різниця між цими струмами. Саме це служить сигналом для УЗО про те, що необхідно припинити подачу електрики.
Пристрій захисного відключення (УЗО), таким чином, можна визначити як швидкодіючий захисний вимикач, що реагує на диференційний струм в електричних провідниках, що живлять захищається електроустановку або мережу. Принцип дії УЗО диференціального типу заснований на застосуванні електромагнітного векторного суматора струмів - диференціального трансформатора струму. До речі, відразу прояснимо деяку побутову термінологію. Автомат - відключає в разі замикання, УЗО - в разі витоку, діфавтомат - це УЗО і автомат (кілька автоматів для різних фаз) в одному корпусі.
УЗО призначене для захисту від ураження людини електричним струмом або виникнення пожежі через струмів ковзаючого розряду при витоку на землю. Пристрої використовуються в електричних мережах побутового та промислового призначення (220 / 380В). На малюнку показана кінематична схема УЗО, з якої видно принцип його дії.
До тих пір, поки витік відсутня, (а отже немає пробою або пошкодження ізоляції електроприймача чи ні прямого дотику людини до струмоведучих частин) струми йдуть в прямому і зворотному (по фазовому і нульового проводів) напрямками рівні і наводять в магнітному осерді (1) трансформатора струму ПЗВ рівні, але зустрічно направлені магнітні потоки, в результаті чого струм I2 у вторинній обмотці дорівнює нулю і не викликає спрацьовування чутливого елемента - магнітоелектричної засувки (2).
При виникненні струму витоку Iут - наприклад, при дотику людини до фазного провідника, баланс проходять струмів і магнітних потоків порушується, у вторинній обмотці з'являється струм небалансу I2, який викликає спрацьовування магнітоелектричної засувки (2), що впливає в свою чергу на механізм розчеплювача з контактною системою . Електромеханічна система УЗО розраховується на спрацьовування при певних значеннях струму витоку: 10, 30, 300 мА. Для здійснення контролю працездатності ПЗВ передбачена ланцюг тестування. При натисканні кнопки "Тест" штучно створюється відключає диференційний струм. Спрацювання УЗО означає, що воно в цілому справно.
За стандартами США, пристрої захисного відключення, призначені для захисту людей, повинні розмикати ланцюг при витоку струму 4-6 мА за час не більше 25 мс. Для пристроїв GFCI, що захищають обладнання (тобто не для захисту людей), що відключає диференційний струм може становити до 30 мА. У Європі використовуються УЗО з відключає диференціальним струмом 10-500 мА.
Ці значення були встановлені шляхом тестів, при яких добровольці і тварини піддавалися впливу електричного струму з відомим напругою і силою струму. Виявлення струмів витоку за допомогою УЗО є додатковим захисним заходом, так як УЗО ніяк не реагує на несправності, якщо вони не супроводжуються витоком струму (наприклад, коротке замикання між фазним і нульовим провідниками).
У Росії застосування УЗО стало обов'язковим з прийняттям 7-го видання Правил улаштування електроустановок (ПУЕ). Витяги з документів, що регламентують застосування УЗО, зібрані тут. Як правило, в разі побутової електропроводки одне або кілька УЗО встановлюються на DIN-рейку в електрощиті.
Багато виробників побутових пристроїв, які можуть бути використані в сирих приміщеннях (наприклад, фени), передбачають для таких пристроїв вбудоване УЗО. У ряді країн подібні вбудовані УЗО є обов'язковими.
УЗО може значно збільшити безпеку електромережі, але воно не може повністю виключити ризик ураження електричним струмом або пожежі. УЗО не реагує на аварійні ситуації, якщо вони не супроводжуються витоком з захищається ланцюга. Зокрема, УЗО не реагує на короткі замикання між фазами і нейтраллю.
УЗО також не спрацює, якщо людина опинилася під напругою, але витоку при цьому не виникло, наприклад, при дотику пальцем одночасно і до фазного, і до нульового провідників. Передбачити електричну захист від таких дотиків в принципі неможливо, оскільки неможливо відрізнити протікання струму через тіло людини від протікання струму в навантаженні. Таким чином, заповідь домашнього електрика повинна говорити: на УЗО сподівайся, а сам не зівай!