Функционально УЗО можно определить как быстродейст­вующий защитный выключатель, реагирующий на дифференци­альный ток в проводниках, подводящих электроэнергию к защи­щаемой электроустановке.

Принцип действия УЗО дифференциального типа основан на применении электромагнитного векторного сумматора токов - дифференциального трансформатора тока.

Сравнение текущих значений двух и более (в четырехполюс - ных УЗО - 4-х) токов по амплитуде и фазе наиболее эффективно, т. е. с минимальной погрешностью, осуществляется электромаг­нитным путем - с помощью дифференциального трансформатора тока (рис. 5.3).

Суммарный магнитный поток в сердечнике - Ф2 пропорцио­нальный разности токов в проводниках, являющихся первичными обмотками трансформатора, /L и /N наводит во вторичной обмотке трансформатора тока соответствующую эдс, под действием кото­рой в цепи вторичной обмотки протекает ток гДвт, также пропор­циональный разности первичных токов.

Следует отметить, что к магнитному сердечнику трансфор­матора тока электромеханического УЗО предъявляются чрезвы­чайно высокие требования по качеству - высокая чувствитель­ность, линейность характеристики намагничивания, температур­ная и временная стабильность.

По этой причине для изготовления сердечников трансформа­торов тока, применяемых при производстве УЗО, используется специальное высококачественное аморфное (некристаллическое) железо.

Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис. 5.4.

Важнейшим функциональным блоком УЗО является диффе­ренциальный трансформатор тока 1.

В абсолютном большинстве УЗО, производимых и эксплуати­руемых в настоящее время во всем мире, в качестве датчика диф­ференциального тока используется именно трансформатор тока.

В литературе по вопросам конструирования и применения УЗО этот трансформатор иногда называют трансформатором то­ка нулевой последовательности - ТТНП, хотя понятие «нулевая последовательность» применимо только к трехфазным цепям и используется при расчетах несимметричных режимов многофаз­ных цепей.

Пусковой орган (пороговый элемент) 2 выполняется, как правило, на чувствительных магнитоэлектрических реле прямого действия или электронных компонентах.

Исполнительный механизм 3 включает в себя силовую кон­тактную группу с механизмом привода.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока - тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1, протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно маг­нитопровода, образуют встречно включенные первичные обмот­ки дифференциального трансформатора тока.

Если обозначить ток, протекающий по направлению к на­грузке, как 1 а от нагрузки как /2, то можно записать равенство:

I=h-

Равные токи во встречно включенных обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф и Ф2.

Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вто­ричной обмотке дифференциального трансформатора также ра­вен нулю.

Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприемника, на котором произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки 1 протекает дополнительный ток - ток утечки (/д), являю­щийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (/] + /д в фазном проводнике и /2, равный 1 в нулевом рабочем проводнике) вызы­вает небаланс магнитных потоков и, как следствие, возникнове­ние во вторичной обмотке трансформированного дифференци­ального тока.

Если этот ток превышает значение установки порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздейст­вует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружин­ного привода, спускового механизма и группы силовых контак­тов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4.

При нажатии кнопки «Тест» искусственно создается отклю­чающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.