В середине прошлого века система электроснабжения жилых зданий в СССР формировалась под влиянием требований экономии. Типовая проводка в советской квартире представляла собой двухпроводную сеть с глухозаземленной нейтралью, где нулевой защитный и нулевой рабочий проводники часто объединялись. Отдельного защитного заземления для электроприборов не предусматривалось.
В ванных комнатах и санузлах из-за высокой влажности и наличия металлических труб риск поражения электрическим током возрастал многократно. Именно для решения этой проблемы советские инженеры применяли разделительные трансформаторы. Парадокс в том, что они были не во всех домах — массовым установку трансформаторов назвать было нельзя.
Разделительный трансформатор выполнял функцию гальванической развязки цепи питания электроприбора от общей сети дома. При коэффициенте трансформации, равном единице, электрическая связь между обмотками отсутствовала, существовала только магнитная связь через сердечник. Это решение кардинально меняло условия электробезопасности во влажном помещении.
В стандартной сети с глухозаземленной нейтралью один из проводников соединен с землей на подстанции. При прикосновении человека к фазному проводу или корпусу прибора с нарушенной изоляцией ток проходит через тело, затем через пол или трубы на землю и возвращается к источнику. Поражение становится неизбежным.
Разделительный трансформатор работает иначе. Его вторичная обмотка не имеет гальванической связи ни с землей, ни с нейтралью первичной сети. После трансформатора образуется изолированная от земли система, где два провода имеют напряжение друг относительно друга, но не имеют потенциала относительно земли. При прикосновении человека к одному из проводов цепь тока через тело на землю не может замкнуться. Поражения не происходит.
Разделительный трансформатор создает «локальную сеть», безопасность которой обеспечивается отсутствием замкнутой цепи для тока утечки на землю.
В советских квартирах устанавливались маломощные разделительные трансформаторы, предназначенные в основном для питания электробритв. Наиболее распространенной моделью был трансформатор мощностью 20 вольт-ампер. Встречались также трансформаторы до 100 Вт, позволявшие подключать более серьезные устройства.
Конструктивно трансформаторы выполнялись в металлических или карболитовых корпусах, размещавшихся в специальной нише в стене. Типовое решение — расположение в коридоре рядом с выключателем света в ванной. К розетке в ванной подавалось безопасное напряжение. В отличие от автотрансформаторов, менявших напряжение со 127 на 220 вольт, разделительный трансформатор всегда имеет две электрически изолированные обмотки.
В СССР велись работы по совершенствованию разделительных трансформаторов. Один из патентов 1990 года описывает конструкцию с множеством магнитопроводов, позволяющую снизить массу и габариты при сохранении изоляционных свойств. Более ранние разработки, такие как авторское свидетельство 1945 года на автоматический выключатель утечек, показывают, что проблема электробезопасности осознавалась инженерами остро. Но массовое внедрение УЗО не состоялось по экономическим причинам. Разделительный трансформатор оказался более дешевым и надежным решением для локальной защиты одной розетки.
Трансформатор и его коммутационные элементы размещались в коридоре, за пределами ванной, что исключало контакт устройства с влажной средой. Выключатель света в ванной также находился в коридоре. Схема подключения предусматривала включение трансформатора после выключателя — при выключении света трансформатор обесточивался. Розетка в ванной располагалась на высоте не менее полуметра от пола, вдали от крана.
Современные устройства защитного отключения с током утечки 10 мА являются основным средством защиты в новых квартирах. УЗО не ограничивает мощность приборов и может защищать несколько розеток. Разделительный трансформатор на 20-100 ватт не мог питать стиральную машину или водонагреватель — его назначение ограничивалось электробритвами.
К концу советского периода использование разделительных трансформаторов прекратилось. Основная причина — расширение номенклатуры приборов в ванных комнатах. Электробритвы оставались единственными устройствами, подходящими для изолированной сети малой мощности. Появление безопасных водонагревателей, стиральных машин и фенов сделало трансформаторную развязку недостаточной.
Внедрение системы уравнивания потенциалов, при которой все металлические конструкции соединяются с шиной заземления, также снизило потребность в трансформаторах. Современные нормы допускают их использование, но на практике это решение почти не применяется из-за сложности монтажа и ограниченной мощности.
Разделительный трансформатор представляет собой пример инженерного компромисса эпохи массового строительства. Задача безопасности решалась технически грамотно, а выбранное решение было дешевым и технологичным для масштабов страны. Установка не требовала изменения общей схемы дома или прокладки дополнительных заземлителей.
Отсутствие доступных УЗО компенсировалось проверенной трансформаторной технологией. Для многих жителей коробка с трансформатором в коридоре была привычным элементом быта, а гул при включении света служил звуковой меткой работающей защиты.
Поставим лайк трансформатору?