Современный человек почти 7 000 часов в год (~ 80 % времени) проводит в жилых и общественных зданиях, поэтому главное требование к внутренней среде жизнедеятельности — ее безопасность и комфортность. Однако высокий технологический уровень развития современного общества сформировал одну из основных бытовых угроз — опасность поражения электрическим током. Не менее значима и угроза бытовых электрических пожаров, которых в РФ ежегодно случается около 50 000. Эффективным решением данной проблемы может стать использование технических средств защиты от поражения электрическим током, в частности — устройств защитного отключения [1], пришедших на смену плавким предохранителям.
Устройство защитного отключения (УЗО) — пассивный электрический аппарат, работающий в дежурном режиме и автоматически отключающий участок электрической цепи при возникновении в нем тока утечки. УЗО способно замыкать и размыкать электрические цепи, поэтому его также называют дифференциальным выключателем.
Принцип действия УЗО состоит в ограничении времени протекания тока по нежелательным в нормальных условиях эксплуатации путям:
— через тело человека при его однофазном прикосновении к оказавшимся под напряжением частям оборудования (защита временем);
— через поврежденную изоляцию в землю, что уже при мощностях в 40–60 Вт может привести к локальному возгоранию [2].
Устройства защитного отключения достаточно давно являются неотъемлемым элементом распределительной электрической сети на объектах социально-бытового и промышленного назначения. Но наличие нескольких одновременно используемых в городском хозяйстве режимов нейтрали и разнообразие конструктивных разновидностей самих УЗО делают выбор схемы подключения достаточно сложной инженерной задачей.
В общем случае УЗО сравнивает значения входного и выходного токов обслуживаемой цепи с целью обнаружения разности, указывающей на его утечку сторонними путями [3]. При нормальном режиме работы сети подвижные контакты УЗО замкнуты: ток I1 от фазного провода проходит через магнитопровод УЗО, затем через внешнюю нагрузку и возвращается в сеть по нулевому проводнику через магнитопровод. При этом величина тока I2 равна величине тока I1 , поскольку цепь неразветвленная (рис. 1).