JPH07147124A - 過電流トリップ装置 - Google Patents

過電流トリップ装置

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JPH07147124A
JPH07147124A JP6185333A JP18533394A JPH07147124A JP H07147124 A JPH07147124 A JP H07147124A JP 6185333 A JP6185333 A JP 6185333A JP 18533394 A JP18533394 A JP 18533394A JP H07147124 A JPH07147124 A JP H07147124A
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JP6185333A
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Joseph J Matsko
ジェイコブ マツコ ジョセフ
Gary F Saletta
フランシス サレッタ ゲーリー
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Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/006—Calibration or setting of parameters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/10—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using selector switches
    • G05B19/106—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using selector switches for selecting a programme, variable or parameter
    • G05B19/108—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using selector switches for selecting a programme, variable or parameter characterised by physical layout of switches; switches co-operating with display; use of switches in a special way
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 選択可能なトリップパラメータの間に相互依
存関係のある多重保護トリップ機能を提供し、オペレー
ターパネル上に回路遮断器の電流／時間トリップ特性が
グラフ表示される過電流トリップ装置を提供する。 【構成】 オペレーターパネル上の電流／時間特性のグ
ラフ表示に、異なる色の表示部を設けて、トリップ機能
が独立関数である部分と従属関数である部分の識別を可
能にする。これにより、オペレーターは、電流／時間ト
リップ特性の従属関数である一方の部分の調整を行う
と、従属関数である他方の部分に影響が及ぶことを認識
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回路遮断器のための過電
流トリップ装置に関し、さらに詳細には、選択可能なト
リップパラメータ間に相互依存関係のある多重保護機能
を提供し、オペレーターパネル上に遮断器の電流／時間
トリップ特性がグラフ表示され過電流トリップ装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】工業的及び商業的な用途に用いる回路遮
断器は通常、多重保護機能を備えている。例えば、回路
遮断器は普通、瞬時及び長時間遅延保護機能を有し、短
時間遅延保護及び／または地絡故障保護機能を持つもの
もある。瞬時トリップ機能は、回路遮断器に接続された
導体を、短絡のような損傷を与える過電流状態から保護
する。長時間遅延トリップ機能は、被保護電気系統から
給電される負荷を過電流状態から保護する。短時間遅延
トリップ機能は、階層状に接続された複数の回路遮断器
のうちの下流の回路遮断器のトリップを協調させるよう
に使用できる。地絡故障トリップ機能は、その意味する
通り、電気系統を地絡故障から保護する。
【０００３】回路遮断器はそれぞれ特定の最大連続電流
に対して設計されている。この電流定格の設定は、電流
をトリップ装置が用いる電圧に変換する抵抗を選択する
ことにより行う。場合によっては、単一の回路遮断器
を、この遮断器の電流定格を設定する着脱自在の定格プ
ラグを用いることにより、必要とする最大連続電流の範
囲がフレームの設計限界以下の設備に容易に適応させる
ことができる。伝統的に、種々の保護機能のピックアッ
プ電流はこの電流定格の選択可能な倍数或いは分数であ
る。かくして、瞬時保護機能は、電流が例えば定格電流
の１０倍のような定格電流の所定の倍数値に到達すると
必ず遮断器をトリップさせる。短時間遅延保護機能のピ
ックアップ電流は定格電流のそれよりも小さい倍数値で
あり、また長時間遅延保護機能のピックアップ電流は定
格電流の分数である。
【０００４】長時間遅延及び短時間遅延トリップ機能は
過電流状態がある時間持続することを必要とする。通
常、長時間遅延トリップ機能は、電流が所定の長時間遅
延インターバルの間定格電流の６倍を越えるとトリップ
信号が発生するように選択されている。電流レベルが低
くてもそれが長時間続けば損傷が起こるおそれがあるた
め、長時間遅延保護機能には反時限関数が使用される。
従って、電流が小さければ小さいほどトリップまでの時
間が長く、また、電流が大きければ大きいほどトリップ
までの時間は短い。通常、長時間遅延保護機能にはＩ2
ｔ特性を用いる。もっとも、反時限関数をプログラムで
きる回路遮断器もあり、ＩｔまたはＩ4ｔのような他の
関数を有する場合もある。通常、短時間遅延トリップ信
号は、電流が短時間遅延保護機能のピックアップ電流値
を短時間遅延インターバルの間越える場合にのみ発生す
るが、用途によってはこの短時間遅延保護機能にも反時
限関数を用いる場合がある。
【０００５】回路遮断器の電流／時間特性を電流を横
軸、時間を縦軸にして対数スケールでプロットすると、
ピックアップ電流は垂直な線セグメントとして現れる。
また、長時間遅延のＩ2ｔ特性は（短時間遅延機能に用
いた場合）対角線方向の直線として現れる。本出願の出
願人は、オペレーターパネル上に、この応答のグラフ表
示を電流／時間特性の関連部分に隣接配置した保護関数
パラメーター設定用スイッチと共に提供する回路遮断器
を製造している。かかる回路遮断器は米国特許第４，７
５２，８５３号に開示されている。
【０００６】瞬時、短時間遅延及び長時間遅延保護機能
のピックアップ電流を定格電流の因数として選択可能に
した従来の方式では、保護機能は互いに独立であり、そ
のため１つの保護機能のパラメーターを設定してもそれ
が別の保護機能のパラメーターの設定に影響を及ぼすこ
とはない。しかしながら、用途によっては、短時間遅延
トリップ機能を長時間遅延トリップ機能と協調させて調
整するのが望ましいことが判明している。従って、短時
間遅延保護機能のピックアップ電流を定格電流でなくて
長時間遅延保護機能のピックアップ電流の倍数にしたト
リップ装置が設計されている。その結果、短時間遅延保
護機能が長時間遅延保護機能のピックアップ電流に従属
するようになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】長時間遅延保護機能の
ピックアップ電流レベルへ短時間遅延保護機能のピック
アップ電流レベルが従属していること及び回路遮断器の
反時限関数の調整についてユーザーに表示する必要があ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、回路遮断
器のための過電流トリップ装置であって、例えば定格プ
ラグのような回路遮断器の電流定格を設定する手段と、
遮断器を流れる電流を感知する手段と、感知した電流に
応答して電流定格の独立関数である第１の部分と、電流
定格の相互に従属する関数である複数の部分より成る第
２の部分とを有する電流／時間特性に従ってトリップ信
号を発生させる手段とを有する過電流トリップ装置に関
する本発明が解決する。本発明の過電流トリップ装置は
また、第１の表示部が電流／時間特性の第１の部分を示
し、第２の表示部が電流／時間特性の第２の部分を示す
電流／時間特性のグラフ表示を有するオペレーターパネ
ルを備えている。電流／時間特性のグラフ表示のこれら
２つの部分の異なる表示部は異なる色彩を持つのが好ま
しく、電流／時間特性の相互に従属する部分により表わ
される１つのトリップ機能を左右するパラメーターを調
整すると、もう一方のパラメーターに影響が及ぶことを
オペレーターに表示する。
【０００９】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
【００１０】
【実施例】本発明の好ましい実施例の回路遮断器は、電
気系統１を保護する目的で接続した図１に示す回路遮断
器５である。この電気系統は３つの相導体３Ａ、３Ｂ、
３Ｃを有し、中性導体３Ｎをもつ場合もある。本発明の
好ましい実施例の回路遮断器５はマイクロプロセッサー
を用いた回路遮断器である。回路遮断器５は変流器７
Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｎを有し、これらはそれぞれの相導
体及び所望であれば中性導体を流れる電流を表わす信号
を発生する。電子トリップ装置９は変流器が検知した電
流をモニターし、所定の電流／時間状態に応答してトリ
ップ信号を発生する。電子トリップ装置９はマイクロプ
ロセッサー１１を組み込んでいる。マイクロプロセッサ
ーを用いる電子トリップ装置９は米国特許第４，７５
２，８５３号に開示したようなタイプでもよい。電子ト
リップ装置９は着脱自在の定格プラグ１３を有する。定
格プラグ１３は抵抗を備えており、これは叙上のように
回路遮断器５が許容する最大連続電流を設定するため選
択可能である。
【００１１】電子トリップ装置９は特定の過電流状態に
応答して信号を発生する。このトリップ信号はトリップ
装置を作動して開離自在の接点組１７Ａ、１７Ｂ、１７
Ｃを開き、電気系統１の相導体を流れる電流を遮断す
る。
【００１２】回路遮断器５は叙上のような幾つかの種類
の保護モードを有する。詳説すれば、長時間遅延保護及
び瞬時保護機能がある。短時間遅延保護及び地絡保護も
提供可能である。これらの種々の保護機能については、
電子トリップ装置９の電流／時間特性を示す図２を参照
するとさらに完全に理解できる。これは電流を横軸、時
間を縦軸に示す対数／対数グラフである。
【００１３】瞬時保護機能は図２の電流／時間特性１９
の部分２１により表わす。この瞬時トリップ機能は回路
遮断器を短絡のような大きな過電流から保護する。電流
が瞬時トリップ機能のピックアップ電流値を越えると回
路遮断器が直ちにトリップする。
【００１４】瞬時保護機能の部分２１の上方の電流／時
間特性１９の第２の部分２３は時間遅延のあるトリップ
機能を提供する。電流／時間特性のこの上方部分のうち
第１の部分２５は短時間遅延トリップ機能を提供する。
垂直な線セグメント２７は短時間遅延機能のピックアッ
プ電流である。図２から分かるように、回路遮断器がト
リップするには、この短時間遅延保護機能のピックアッ
プ電流値を越える電流が短時間遅延ピックアップ時間２
９で決まる時間の間持続する必要がある。用途によって
は、この短時間遅延トリップ機能に反時限関数を用い
る。この短時間遅延保護機能に用いる反時限関数を点線
３１で示す。短時間遅延保護機能にかかる反時限関数を
用いると、図２から分かるように回路遮断器がトリップ
するには短時間遅延ピックアップ電流値２７を越える電
流が長い時間持続する必要があるが、電流が高レベルに
あればあるほど回路遮断器はより迅速にトリップする。
【００１５】電流／時間特性１９の上方部分２５の第２
の部分３３は長時間遅延保護機能を与える。長時間遅延
保護機能のピックアップ電流を垂直な線セグメント３５
により表わす。通常、長時間遅延トリップ機能は対角線
方向のセグメント３７で示す反時限関数を有する。長時
間遅延保護機能、そして短時間遅延保護機能（用いる場
合）にはＩ2ｔ反時限関数を用いるのが普通である。し
かしながら、Ｉ4ｔのような他の反時限関数を用いるこ
とも可能である。これらの他の反時限関数により対角線
方向のセグメント３１及び３７では異なる傾きが得られ
る。
【００１６】瞬時ピックアップ電流値２１、短時間遅延
ピックアップ電流値２７、長時間遅延ピックアップ電流
値３５はそれぞれ選択可能である。瞬時ピックアップ電
流値２１は叙上のように定格プラグ１３により設定され
る回路遮断器の定格電流Ｉｎの所定の倍数である。３５
で示す長時間遅延ピックアップ電流値Ｉｒは定格電流Ｉ
ｎの選択可能な分数である。短時間遅延ピックアップ電
流値２７は３５で示す長時間遅延ピックアップ電流値Ｉ
ｒの選択可能な倍数である。長時間遅延時間３９は電流
／時間特性１９上の点４１を決定する。点４１の電流
は、長時間遅延トリップを発生させるために長時間遅延
時間３９の間持続する必要のある電流値であるが、これ
は実施例の回路遮断器では長時間遅延ピックアップ電流
値３５の６倍の大きさである。
【００１７】短時間遅延ピックアップ電流値２７は長時
間遅延ピックアップ電流値３５の倍数であるため、長時
間遅延ピックアップ電流値を変化させると短時間遅延ピ
ックアップ電流値が自動的に変化する。かくして、図２
に示すように、長時間遅延ピックアップ電流値が値３
５′まで減少すると、短時間遅延ピックアップ電流値が
値２７′へ減少する。加えて、長時間遅延トリップ信号
は３５′へシフトした長時間遅延ピックアップ電流Ｉｒ
の６倍に等しい電流に応答して発生するため、反時限関
数を位置３７′へシフトする。短時間遅延保護機能とし
て反時限関数を用いる場合、この関数にも同様なシフト
が生じる。かくして、長時間遅延ピックアップ電流が変
化すると電流／時間保護機能１９の上方部分２５全体が
変動することが分かる。瞬時トリップ関数は定格電流Ｉ
ｎの関数であるため、この値は長時間遅延ピックアップ
電流を変化してもその影響を受けない。以上より、瞬時
トリップ機能は長時間遅延ピックアップ機能とは独立で
あることが明らかである。
【００１８】例示のため、他の種類の回路遮断器にあっ
ては、短時間遅延ピックアップ電流値２７は長時間遅延
ピックアップ電流値３５でなくて定格電流Ｉｎの関数で
ある。また、それらの回路遮断器では、長時間遅延保護
機能は長時間遅延時間インターバルが切れると定格電流
Ｉｎ（長時間遅延ピックアップ電流Ｉｒではない）の６
倍に等しい電流値でトリップするように設定されてい
る。
【００１９】かくして、これらの回路遮断器では、長時
間遅延ピックアップ電流値が例えば図２において鎖線で
示す値３５″に変化しても、短時間遅延トリップ機能２
５にも長時間遅延保護の反時限関数３７にも影響が出な
い。しかしながら、反時限関数３７が、図２の線セグメ
ント３７と３５″の交差する点で表わすように、延長さ
れるか、或いは短縮される。
【００２０】本発明の重要な特徴はオペレーターインタ
ーフェースにある。このインターフェースの目的は、回
路遮断器５の能力及びその動作状態をできるだけ明瞭に
オペレーターに伝えることと、回路遮断器の種々のトリ
ップ機能設定のための分かりやすく作動が容易な手段を
提供することである。
【００２１】回路遮断器５のオペレーターインターフェ
ースは、トリップ装置９に取付けたオペレーターパネル
を備えている。図３はオペレーターパネル４３の関連部
分を示す。このオペレーターパネルの重要な特徴は図２
に示した電流／時間特性１９のグラフ表示４５である。
オペレーターパネル４３には回路遮断器の種々のトリッ
プ機能のパラメーターを設定するため多数の回転スイッ
チが取付けてある。これらのスイッチは電流／時間特性
のグラフ表示４５の関連部分に隣接配置してある。従っ
て、電流／時間特性４５の長時間遅延ピックアップ電流
部分４９に隣接するスイッチ４７は長時間遅延ピックア
ップ電流値の選択を可能にする。長時間遅延ピックアッ
プ電流値は定格電流Ｉｎの関数として選択する。スイッ
チ４７が選択する分数値はこのスイッチ４７に隣接する
表示窓５１に可視的に表示される。この表示窓５１に隣
接する表示部「ＸＩｎ＝Ｉｒ」は、オペレーターへ長時
間遅延ピックアップ電流の設定値ＩｒがＩｎの関数であ
ることを示している。電流／時間特性４３の長時間遅延
時間設定値を示す部分８１に隣接してスイッチ５５が設
けてあるが、このスイッチは長時間遅延時間インターバ
ルを選択するものであり、選択した時間設定値が窓５７
に示される。スイッチ５５と窓５７に隣接する表示部
は、これが長時間遅延時間の設定であること、また長時
間遅延トリップが長時間遅延ピックアップ電流設定値Ｉ
ｒの６倍の選択した時間に生じることを示している。
【００２２】電流／時間特性４５の短時間遅延ピックア
ップ電流６１に隣接する別の回転スイッチ５９は、窓６
３に表示される短時間遅延設定値を選択するものであ
る。それに隣接する表示部は短時間遅延の設定値がＩｒ
である長時間遅延設定値に乗算される係数であることを
示し、この係数が窓６３に表示される。この短時間遅延
時間はスイッチ６５により設定され、窓６７に表示され
る。瞬時トリップ機能のピックアップ電流はスイッチ６
９により設定され、瞬時トリップの設定のため定格電流
に乗算される係数が窓７１に表示される。これらは共に
電流／時間特性４５の瞬時トリップ電流部分７３に隣接
している。
【００２３】図２を参照して説明したように、図３に示
すオペレーターパネル上の電流／時間特性４５の下方部
分７５は、他のトリップ機能とは独立の瞬時トリップ機
能を示している。電流／時間特性４５のグラフ表示の上
方部分７７は短時間遅延トリップ機能を示す部分７９と
長時間遅延トリップ機能を示す部分８１とを含む。短時
間遅延保護機能が長時間遅延ピックアップ電流レベルに
従属するが、瞬時トリップ機能が独立であることをオペ
レーターに明確に示すため、電流／時間特性４５の下方
部分７５に第１の印８３を、上方部分７７に第２の印８
５を用いる。本発明の好ましい実施例では、印８３及び
８５として異なった色を使用する。実施例の回路遮断器
５の印８３は白色、印８５は青色である。電流／時間特
性４５のグラフ表示の独立部分と従属部分を識別するた
め別の色を用いても、またこの目的で他の識別方法を用
いてもよいことは明らかである。
【００２４】オペレーターパネルはまた、回路遮断器５
の動作状態をオペレーターに表示する光ダイオード（Ｌ
ＥＤ）を備えている。ＬＥＤ８７は電流／時間特性４５
のグラフ表示の瞬時ピックアップ電流部分７３に埋め込
まれており、瞬時トリップに応答して発光する。このグ
ラフ表示の短時間遅延ピックアップ電流部分６１に隣接
するＬＥＤ８９は短時間遅延トリップに応答して連続的
に発光する。ＬＥＤ９１は長時間遅延ピックアップ電流
値を電流が越えると点滅し、長時間遅延トリップの後点
灯したままとなる。回路遮断器５のオペレーターパネル
４３にはトリップ装置のテスト用ピックアップ電流を設
定するスイッチ９３も備えてある。このテスト電流は窓
９５に表示される定格電流Ｉｎの係数としてセットされ
る。テストはテストボタン９７を押すことにより開始す
る。回路遮断器は、トリップリセットボタン９９を押す
とトリップ後にリセットされる。ＬＥＤ１０１は回路遮
断器が普通の動作状態にあると連続して点滅し、その動
作状態を表示する。
【００２５】この回路遮断器５は保護機能を種々の組み
合わせで提供することが可能である。図４は本発明の別
の実施例によるオペレーターパネル４３′である。長時
間遅延保護、瞬時保護機能及び地絡故障保護機能はある
が短時間遅延保護機能はない。オペレーターパネルの変
形例４３′については、図２に示すオペレーターパネル
４３のものと同じ構成要素をプライム符号を付した同じ
参照記号で表示する。図４から分かるように、電流／時
間特性のグラフ表示４５′は短時間遅延保護機能を含ま
ないが、長時間遅延保護機能を表わす上方部分には印８
５′を付してあり、長時間遅延ピックアップ電流設定値
が変化すると反時限関数がシフトすることを示してい
る。
【００２６】オペレーターパネル４３′は地絡故障トリ
ップ機能をグラフ表示した部分１０３を含んでいる。こ
の地絡故障トリップ電流は定格電流Ｉｎの分数であり、
この分数値はスイッチ１０５により設定されて窓１０７
に表示される。地絡故障トリップ時間はスイッチ１０９
により設定されて窓１１１に表示される。地絡故障トリ
ップ機能は、グラフ表示１０３が示す瞬時トリップかま
たは鎖線の印１１３が表わす反時限関数である。
【００２７】本発明による回路遮断器は、図３及び４に
示す実施例のトリップ機能の種々の組み合わせを用いる
ことができる。例えば、回路遮断器に全てのトリップ機
能、即ち長時間遅延、短時間遅延、瞬時及び地絡故障保
護機能を組み込むことが可能である。
【００２８】本発明を特定の実施例につき詳細に説明し
たが、当業者にとっては本明細書の全教示から種々の変
形例及び設計変更が可能であることが明らかであろう。
従って、ここに示した特定の実施例は例示的なものであ
って本発明の技術的範囲を限定するものではあらず、技
術的範囲は頭書した特許請求の範囲の全範囲及びその均
等物によって与えられるべきである。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】電気系統に接続した本発明による回路遮断器の
ブロック図。
【図２】本発明の回路遮断器の電流／時間特性の対数グ
ラフ。
【図３】本発明の第１の実施例に従って構成した図１の
回路遮断器のオペレーターパネルの概略図。
【図４】本発明の別の実施例に従って構成した図１の回
路遮断器のオペレーターパネルの概略図。
【符号の説明】
１ 電気系統 ３ 相導体 ５ 回路遮断器 ９ 電子トリップ装置 １１ マイクロプロセッサー １３ 定格プラグ １５ トリップ装置 １９ 電流／時間特性 ２１ 瞬時部分 ４３ オペレーターパネル ４５ 電流／時間特性のグラフ表示

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回路遮断器の定格電流を設定する電流定格
    設定手段と、回路遮断器を流れる電流を感知するための
    電流感知手段とを有する回路遮断器のための過電流トリ
    ップ装置であって、 電流感知手段に応答して、定格電流の独立関数である第
    １の部分と、少なくとも一部が定格電流の従属関数であ
    る複数の部分より成る第２の部分とを有する電流／時間
    特性に従ってトリップ信号を発生するトリップ信号手段
    と、 オペレーターパネルと、 オペレーターパネル上の電流／時間特性のグラフ表示と
    よりなり、 グラフ表示の第１の表示部は電流／時間特性の第１の部
    分を示し、第１の表示部は電流／時間特性の第２の部分
    を示すことを特徴とする過電流トリップ装置。
  2. 【請求項２】 グラフ表示上の電流／時間特性の第１の
    部分を示す第１の表示部は第１の色に、またグラフ表示
    上の電流／時間特性の第２の部分を示す第２の表示部は
    第２の色に配色してあることを特徴とする請求項１の過
    電流トリップ装置。
  3. 【請求項３】 電流／時間特性のグラフ表示の第２の部
    分は長時間遅延保護特性部分を含んでおり、長時間遅延
    保護特性部分は定格電流の選択可能な分数である長時間
    遅延ピックアップ電流の部分と、長時間遅延ピックアッ
    プ電流と選択可能な長時間遅延時間の関数である部分と
    を有することを特徴とする請求項１に記載の過電流トリ
    ップ装置。
  4. 【請求項４】 電流／時間特性のグラフ表示の第２の部
    分はさらに短時間遅延保護特性部分を有し、短時間遅延
    保護特性部分は長時間遅延ピックアップ電流の選択可能
    な倍数であるピックアップ電流と短時間遅延時間を有す
    ることを特徴とする請求項３に記載の過電流トリップ装
    置。
  5. 【請求項５】 グラフ表示上の電流／時間特性の第１の
    部分を示す第１の表示部は第１の色に、またグラフ表示
    上の電流／時間特性の第２の部分を示す第２の表示部は
    第２の色に配色してあることを特徴とする請求項４の過
    電流トリップ装置。
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