Диференціальні автомати (дифавтомати), інакше звані автоматичними вимикачами з диференціальним захистом, є поєднаний в одному корпусі автоматичний вимикач і УЗО.

Застосовуються такі апарати в мережах номінальною напругою 220 В з частотою 50 Гц, що працюють в режимі глухозаземленной нейтрали. Функції, що виконуються цими захисними апаратами:

- проведення електричного струму в нормальному режимі; - відключення ланцюга при короткому замиканні (КЗ) або струмового перевантаження; - захист людини від напруги, яке може з'явитися на корпусі обладнання при несправності; - захист приміщень від загорянь внаслідок струмів витоків, при пошкодженні ізоляції електричних ланцюгів .

Пристрій. До складу виробу входить: корпус, електродинамічний розчепитель, теплової расцепитель, система важелів і пружин, що утримують автомат у включеному положенні і відключають його, важіль ручного управління автоматом, трансформатор струму з тороїдальним сердечником, електромеханічне реле, виконавчий механізм, що впливає на расцепитель при спрацьовуванні реле .

Корпус диференціального автомата, виконаний з негорючого пластика. Електродинамічний расцепитель є котушку з рухомим сердечником, включену послідовно з головними контактами автомата.

При проходженні по ланцюгу котушки струмів КЗ, мають високе значення, сердечник з великою швидкістю і силою втягується, і вибиває засувку, яка утримує диференційний автомат у включеному положенні. Час спрацювання електродинамічного расцепителя прагне до нуля, а величина струму спрацьовування залежить від його виконання і виражається кратним значенням Iн.

Електродинамічний расцепитель називають незалежним, так як час його спрацьовування не залежить від величини струму. Тепловий расцепитель виконується з біметалевих пластин. Біметалічна пластина являє собою сплав двох металів, що мають різний коефіцієнт температурного розширення.

При протіканні по пластинах електричного струму, відбувається їх нагрівання. Внаслідок різних лінійних розширень металів пластини згинаються. Коли величина струму зростає до граничного значення, пластини вигинаються настільки, що вибивають засувку, яка утримує автомат у включеному положенні.

Тепловий расцепитель називається залежним, так як час його спрацьовування залежить від величини струму, що протікає і відповідно швидкості нагріву.

Захисні характеристики. В сукупності, електродинамічний і теплової расцепители визначають захисну характеристику автоматичного вимикача, яка зображується кривими на графіках в координатах струму і часу. Графік містить суміщені криві роботи теплового і динамічного розчеплювача.

Розрізняють шість типів характеристик вимикачів, проіндексованих латинськими буквами: A, B, C, D, K, Z:

A. Автомати з характеристикою типу А застосовуються в електричних ланцюгах великої довжини, а також для захисту напівпровідникових приладів, мають кратність відсічення 2-4 Iн. B. Характеристики типу В застосовуються в освітлювальних мережах загального призначення і мають кратність відсічення 3-6 Iн. C. Вимикачі з характеристикою З мають перевантажувальну здатність 5-10 Iн і застосовуються в установках з помірними пусковими струмами. D. Вимикачі з характеристикою D призначені для активно індуктивного навантаження, наприклад для захисту електродвигунів з важким пуском. Електродинамічний розчепитель з характеристикою D мають уставку 10-20 Iн. K. Вимикачі з характеристикою До призначені для чисто індуктивного навантаження, електродинамічний расцепитель спрацьовує в межах 8-15 Iн. Z. В електричних ланцюгах з електронними приладами застосовуються автоматичні вимикачі з характеристикою Z і уставкой 2-3 Iн.

Принцип дії диференціального захисту заснований на порівнянні струму спрямованого до навантаження і струму в нульовому проводі. У нормальному режимі роботи ці значення рівні. Джерелом електрорушійної сили, для побутових приймачів є фазний і нульовий дроти.

У замкнутому ланцюзі струм направлений від точки з великим потенціалом (фазного проводу) до точки з меншим потенціалом (нульового проводу). Величина струму що протікає по фазного проводу, дорівнює величині струму що протікає в нульовому проводі і дорівнює току в ланцюгу приймача. Цей приклад справедливий, коли ланцюг замкнута і має хорошу ізоляцію.

У диференціальному автоматі ланцюг нульового і фазного проводу проходить через замкнутий сердечник трансформатора струму. У разі рівного розподілу струмів в проводах, результуючий потік в осерді, що наводиться проводами, дорівнює нулю.

У вторинних ланцюгах струм відсутній, реле знаходиться в неспрацьовану стані. Погіршення ізоляції веде до появи струмів витоків, що утворюються через різницю потенціалів між фазним або нульовим проводом і заземленими конструкціями. Поява струмів витоків веде до порушення балансу струмів в проводах, як наслідок порушується рівність магнітних потоків в замкнутому сердечнику.

На висновках вторинної обмотки трансформатора струму з'являється різниця потенціалів, яка напряму залежить від дисбалансу струмів в проводах. При досягненні струмом витоку порогового значення, різниця потенціалів на виході трансформатора струму стає достатньою для спрацьовування електромеханічного реле, що вибиває засувку, яка утримує автомат у включеному положенні.

Важливою умовою застосування диференційного захисту, є надійне заземлення струмопровідних конструкцій, які несподівано можуть опинитися під напругою. Від цього залежить наскільки правильно і своєчасно спрацює диференційний автомат.

згідно ПУЕ , застосування УЗО , А значить і диференціальних автоматів, в електроустановках з системами заземлення TN-S і TN-CS обов'язково. У системах типу TN-S робочий нульовий і захисний нульовий провідник виконаний різними проводами на всьому протязі. TN-CS допускає поєднання робочого і захисного нульового провідника на окремих ділянках, але безпосередньо на захищається ділянці вони повинні бути розділені.

Застосування диференціального захисту, в мережах з поєднаним робочим та захисним нульовим проводом, а також в мережах без захисного нульового проводу не представляється можливим. У першому випадку захист буде спрацьовувати зайве і без причини, струми витоку будуть присутні завжди. У другому випадку струмів витоку не буде до тих пір, поки людина своїм тілом не створить ланцюг витоку.

Вибір диференціальних автоматів зводиться до вибору номінального струму теплового розчеплювача, вибору типу характеристики автомата, і номінального значення струмів витоку. Номінал теплового розчеплювача вибирається залежно від перетину проводів ділянки, що захищається і варіюється від 6 до 40 А. Струм спрацьовування теплового розчеплювача вибирається з ряду стандартних значень, на щабель менше, допустимого струму дроти.

У побутових мережах в основному застосовують диференціальні автомати з характеристикою В або С. Струм витоку для захисту людини повинен бути в межах 30 мА, для захисту приміщень від пожеж застосовують диференціальні автомати з струмом витоку 300 мА.