SBDJK-04型電機拖動及自動控制系統(tǒng)實驗臺
一、電機拖動及自動控制系統(tǒng)實驗臺概述
電機拖動實驗裝置是我公司根據(jù)當前實驗教學改革的發(fā)展,集眾多國內(nèi)外廠家的優(yōu)點,精心研制、改進而成的新一代實驗設(shè)備。依據(jù)高等院!峨姍C學》,《電機與拖動》,西安交通大學王兆安教授等編著的《電力電子技術(shù)》(第五版)和上海大學陳伯時教授編著的《電力拖動自動控制系統(tǒng)》(第三版)實驗大綱要求進行設(shè)計。涵蓋了"電機學" 、 "電機與變壓器" "電機與拖動""電力電子技術(shù)"、"直流調(diào)速"、"交流調(diào)速"、"電機控制"、"電力拖動自動控制系統(tǒng)"等專業(yè)課程所開設(shè)的實驗項目。特別適用于高等院,F(xiàn)有的電機、電力電子技術(shù)及電氣控制實驗設(shè)備的更新改造,同時也為中等專業(yè)學校、職業(yè)技術(shù)學院等新建或擴建實驗室,迅速開設(shè)實驗課提供了理想的實驗設(shè)備,為教師或研究生開發(fā)新實驗或進行科學研究工作提供良好的實驗條件。
(圖1:實驗設(shè)備實物外形參考圖片,也可以根據(jù)學校要求定做)
(圖2:部分實驗掛件及電機實物圖片展示)
(圖3:實驗設(shè)備教室安裝布局效果圖,具體以教室實際尺寸為準)
二、電機拖動實驗裝置特點
1、綜合性強 本裝置掛件配齊時可完成目前國內(nèi)各類院校電機,電力電子及電氣控制學科課程的全部實驗項目。
2、適應(yīng)性強 能滿足各類學校相應(yīng)課程的實驗教學,實驗的深度與廣度可根據(jù)需要作靈活調(diào)整,普及與提高可根據(jù)教學的進程作有機地結(jié)合。裝置采用組件式結(jié)構(gòu),更換便捷,如需要擴展功能或開發(fā)新實驗,只需添加部件即可,永不淘汰。
3、整套性強 從儀器儀表、專用電源、電機及其它實驗部件到實驗連接專用導線等均配套齊全,配套部件的性能、規(guī)格等均密切結(jié)合實驗的需要進行配置。
4、直觀性強 各實驗掛件采用分隔結(jié)構(gòu)形式,組件面板示意、圖線分明,各掛件任務(wù)明確,操作、維護方便。
5、科學性強 裝置占地面積少,節(jié)約實驗用房,減少基建投資;配套的小電機均經(jīng)特殊設(shè)計,可模擬中小型電機的特性和參數(shù);小電機耗電省,節(jié)約能源;實驗噪聲小,整齊美觀,改善實驗環(huán)境;電氣控制實驗,內(nèi)容豐富,設(shè)計合理,除了加深理論知識外,還為學生走向社會打下良好的基礎(chǔ);
6、開放性強 控制屏供電隔離(浮地設(shè)計),并設(shè)有電壓型漏電保護裝置和電流型漏電保護裝置,確保操作者的安全;各電源輸出均有監(jiān)示及短路保護等功能,使用方便。整套裝置經(jīng)過精心設(shè)計,加上可靠的元器件質(zhì)量及可靠工藝作為保障,產(chǎn)品性能優(yōu)良,所有這些均為開放性實驗創(chuàng)造了條件,有利于提高學生分析問題和解決問題的能力。
三、技術(shù)性能
1、輸入電源:三相四線(或三相五線) ~380V±10% 50Hz
2、工作環(huán)境:溫度-10℃~+40℃ 相對濕度<85%(25℃) 海拔<4000m
3、裝置容量:<1.5KVA
4、重 量: 350Kg
5、外形尺寸:187×70×160cm3
四、電機拖動實驗裝置的基本裝備
1、DQ01電源控制屏(鐵質(zhì)噴塑結(jié)構(gòu),鋁質(zhì)面板)
(1) 交流電源
提供三相0~450V可調(diào)交流電源,同時可得到單相0~250V可調(diào)電源(配有一臺三相同軸聯(lián)動自耦調(diào)壓器(規(guī)格1.5KVA、0~450V),克服了三只單相調(diào)壓器采用鏈條結(jié)構(gòu)或齒輪結(jié)構(gòu)組成的許多缺點)。可調(diào)交流電源輸出處設(shè)有過流保護技術(shù),相間、線間過電流及直接短路均能自動保護,克服了調(diào)換保險絲帶來的麻煩。配有三只指針式交流電壓表,通過切換開關(guān)指示三相電網(wǎng)電壓和三相調(diào)壓電壓。
提供三相同步變壓器1組,電壓為:380V/3×15V。
(2) 高壓直流電源兩路
提供220V(0.5A)勵磁電源及0~250V(3A)連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電樞電源(內(nèi)設(shè)過載保護措施)各一組,并設(shè)有直流數(shù)顯電壓表及切換開關(guān)。
(3) 人身安全保護體系
設(shè)有三相隔離變壓器一組(三相電源經(jīng)鑰匙開關(guān)、接觸器后,到隔離變壓器,再經(jīng)三相調(diào)壓器輸出),使輸出與電網(wǎng)隔離,對人身安全起到一定的保護作用;
設(shè)有電流型漏電保護器,控制屏若有漏電現(xiàn)象,漏電流超過一定值,即切斷電源。實驗連接線及插座,采用全封閉結(jié)構(gòu),使用安全、可靠、防觸電。
設(shè)有電壓型漏電保護器,控制屏若有漏電現(xiàn)象,即切斷電源。
實驗連接線及插座,采用全封閉結(jié)構(gòu),使用安全、可靠、防觸電。
(4)實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)
智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能;電源具有一鍵鎖定功能,處理故障時,防止漏電保護器合閘,造成觸電危險;電源具有故障鎖定功能,發(fā)生故障導致跳閘時,不能人為上電,只能通過遠程清除故障后,才能上電成功;能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊,沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下,教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端:智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心,采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面,實時監(jiān)控設(shè)備運行情況,提供Zigbee、CAN等多種通信模式,具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率,功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù),液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù);設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示;用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備,PC端進行授權(quán)之后,設(shè)備可啟動使用,PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止!
2、手機APP:用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等;用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù),設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。
3、PC端軟件:每個設(shè)備狀態(tài)信息顯示,具有多個子界面,具有故障分析,用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計;具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備,可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)!
4、后臺系統(tǒng):實時視頻監(jiān)控每個教室,可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況,分析設(shè)備使用率及運行時間!
現(xiàn)場需對功能逐一演示,提供有效、權(quán)威的證明文件,證實該產(chǎn)品的可靠、安全、先進性。
(5) 控制屏正面大凹槽內(nèi),設(shè)有兩根圓鋼管,可掛儀表及實驗部件。凹槽底部設(shè)有多個小圓形單相三芯220V電源插座,供儀表等部件供電用?刂破羶蓚(cè)設(shè)有三極220V電源插座及三相四極380V電源插座。設(shè)有實驗裝置照明用的220V、40W日光燈一盞。
2、DQ02實驗桌
實驗桌為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu),桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結(jié)構(gòu)堅固,形狀似長方體封閉式結(jié)構(gòu),造形美觀大方;設(shè)有兩個大抽屜、柜門,用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設(shè)有四個萬向輪和四個固定調(diào)節(jié)機構(gòu),便于移動和固定,有利于實驗室的布局。
3、DQ03-1固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)字轉(zhuǎn)速表。
包括固定電機的導軌及測速系統(tǒng)等。導軌平整度好,無應(yīng)力變形,加工精細,同心度好,互換性好,能保證電機與電機、電機與測功機之間同心連接,電機運行噪聲小,實驗參數(shù)典型,能較好滿足實驗要求。
4、DQ05三相組式變壓器(三只相同的單相變壓器組成,原邊220V/0.35A,副邊55V/1.4A)
5、DQ08直流串勵電動機
額定電壓、額定電流、額定功率和額定轉(zhuǎn)速分別為220V、0.8A、120W、1400r/min
6、DQ09直流并勵電動機((Un=DC220V , IN=1.1A , PN=185W , n=1500RPM ,絕緣等級E )
7、DQ10三相鼠籠式異步電動機(Un= AC3800V/220V,接法 Y/Δ,轉(zhuǎn)速 1420 RPM,功率100W ,電流0.5A,絕緣等級E)
8、DQ11三相線繞式異步電動機(AC220V,接法 Y,轉(zhuǎn)速 1380RPM,功率120W ,電流0.6A,絕緣等級E)
9、GDQ12線繞式異步電機起動與調(diào)速電阻箱
提供0、2、5、15四檔同軸聯(lián)調(diào)的三相繞線異步電動機轉(zhuǎn)子起動、調(diào)速電阻一組。
10、DQ19校正直流測功機((Un=220V、IN=2.2A、PN=355W、n=1500r/min,絕緣等級E)
即可作電動機又可作測功機,做電動機使用時,可作為發(fā)電機的原動機,也可用于拖動電動機完成四象限測試;作測功機使用時,由于電機經(jīng)特殊設(shè)計,容量是被測電機的2~3倍,并經(jīng)精密儀器校正,能很好的完成被測電機的加載輸出轉(zhuǎn)矩的測試。
11、DQ22直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只)
直流數(shù)顯電壓表一只,采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計爾成,通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量范圍0-300V。手動量程為:2V、20V、300V。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示等功能。
直流數(shù)顯毫安表一只,采用ICL公司高性能AD轉(zhuǎn)換器配以高速MPU單元設(shè)計爾成,通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。具有自動與手動量程,測量范圍:0-2000mA。手動量程為:20mA、200mA、2000mA。測量精度為0.5級。具有數(shù)據(jù)存儲與查詢功能。具有超量程報警、指示等功能。
直流數(shù)顯電流表一只,測量范圍0~5A,三位半數(shù)顯,精度為0.5級,具有短路保護功能。
12、DQ25單三相智能型功率、功率因數(shù)表
由24位專用DSP、16位高精度AD轉(zhuǎn)換器和高速MPU單元設(shè)計爾成,通過鍵控、數(shù)顯窗口實現(xiàn)人機對話功能控制模式。軟件上采用RTOS設(shè)計思路,同時配有PC監(jiān)控軟件來加強分析能力。能同時測量兩路單相功率P1、P2,三相功率等于兩路功率之和(兩表法測量三相總功率)。功率測量精度為1.0級,功率因數(shù)測量范圍0.3-1.0,電壓電流量程為450V和5A,能自動判別負載性質(zhì)(感性顯示"L",容性顯示"C",純電阻不顯示),并可存儲測量數(shù)據(jù),供隨時查閱。
13、DQ26三相可調(diào)電阻器(三組90Ω×2/1.3A/150W瓷盤電阻)
14、DQ27三相可調(diào)電阻器(三組900Ω×2/0.41A/150W瓷盤電阻)
15、DQ29可調(diào)電阻器、電容器
提供90Ω×2/1.3A及900Ω×2/0.41A瓷盤電阻各一組,35μF/450V、4μF/450V電力電容各1只。
16、DQ31波形測試及開關(guān)板
由變壓器波形測試部分和兩個三刀雙擲開關(guān)、一個雙刀雙擲開關(guān)組成。
17、DQ44數(shù)/模交流電流表
由三只數(shù)字交流電流表和一只指針式精密交流電流組成。
18、DQ45數(shù)/模交流電壓表
由三只數(shù)字交流電壓表和一只指針式精密交流電壓表組成。
19、DQ36步進電機控制箱及步進電機實驗部件
本控制箱適用于三相步進電動機的控制,提供脈沖發(fā)生器,具有可調(diào)脈寬的脈沖串輸出功能,提供步進驅(qū)動器,工作電壓:12V-26VDC,峰值0-3A可調(diào)電流輸出。提供三相步進電機實驗部件一套。
20、DK03晶閘管主電路
提供12只6A/1000V的晶閘管,每只晶閘管均設(shè)有RC吸收和保險絲保護裝置,晶閘管可通過外加觸發(fā)信號進行觸發(fā)(留有觸發(fā)脈沖輸入接口)。另外有一組平波電抗器(200mH、500mH和1000mH)和一組續(xù)流二極及精度1.0級帶鏡面指針±300V的直流電壓表、精度1.0級帶鏡面指針±2A的直流電流表,兩表均為正負顯示。
21、DK04三相晶閘管集成觸發(fā)電路
提供三相晶閘管觸發(fā)電路、功放電路等,與DK03配套使用。設(shè)有觸發(fā)脈沖觀察孔、同步信號觀察孔、鋸齒波斜率調(diào)節(jié)觀察孔等。
22、DK06電機調(diào)速控制實驗(Ⅰ)
提供以下模塊:電流反饋與過流保護(FBC+FA)、給定器(G)、轉(zhuǎn)速變換器(FBS)、速度調(diào)節(jié)器(ASR)、反號器(AR)、電流調(diào)節(jié)器(ACR)等
23、DK06-1 電機調(diào)速控制電路(II)
提供以下模塊:零電平檢測(DPZ)、轉(zhuǎn)矩極性鑒別(DPT)、邏輯控制(DLC)。
24、DK07直流斬波實驗
根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)中相關(guān)的直流斬波內(nèi)容而設(shè)計的;提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的PWM控制集成電路SG3525?赏瓿山滩闹薪祲簲夭娐罚Buck Chopper)、升壓斬波電路(Boost Chopper)、升降壓斬波電路(Boost -Buck Chopper)、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型實驗。
25、DK08給定及實訓器件
提供給定(±15V可調(diào)電壓輸出)、壓敏電阻(作為過壓保護元件,內(nèi)部已連成三角形接法)、二極管等。
26、DK11單相調(diào)壓與可調(diào)負載
提供了一只0~250V/0.5KVA單相交流自耦調(diào)壓器,為相應(yīng)的實驗提供可調(diào)電源;一個整流濾波電路以及0~90Ω/1.3A(串聯(lián))或0~45Ω/2.6A(并聯(lián))瓷盤可調(diào)電阻,為相應(yīng)的實驗提供一個可調(diào)的阻性負載。
27、DK12變壓器實驗
提供三相芯式變壓器一個(該變壓器有2套副邊繞組,原、副邊繞組的電壓為127V/63.6V/31.8V),用于異步電機串級調(diào)速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗;還設(shè)有三相不控整流電路等模塊。
28、DK14單相交直交變頻原理
根據(jù)普通高等教育"九五"國家級重點教材王兆安,黃俊主編的《電力電子技術(shù)》(第四版)的內(nèi)容進行開發(fā)。用于展示交直交變頻原理,主要讓學生了解SPWM正弦波脈寬調(diào)制信號的形成方法,了解IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的特點及其使用,能完成如下實驗項目:
1)SPWM波形成的過程;
2)交直交變頻電路在不同負載(電阻,電感)時的工作情況和波形,并研究工作頻率對電路工作波形的影響;
3)IGBT管專用集成驅(qū)動芯片的工作特性。
29、DK19半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源
提供了半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路和控制電路,主電路的電力電子器件為電力MOSFET管;控制電路采用專用PWM控制集成電路SG3525,采用恒頻脈寬調(diào)制控制方案?赏瓿"開關(guān)電路在開環(huán)與閉環(huán)下負載特性的測試"以及"電源電壓波動對輸出的影響"等實驗內(nèi)容。
30、實驗連接線
實驗連接線:根據(jù)不同實驗項目的特點,配備兩種不同的實驗聯(lián)接線,強電部分采用高可靠護套結(jié)構(gòu)手槍插連接線(不存在任何觸電的可能),里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線,達到超軟目的,外包丁晴聚氯乙烯絕緣層,具有柔軟、耐壓高、強度大、防硬化、韌性好等優(yōu)點,插頭采用實芯銅質(zhì)件外套鈹輕銅彈片,接觸安全可靠;弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結(jié)構(gòu)聯(lián)接線,兩種導線都只能配合相應(yīng)內(nèi)孔的插座,這樣大大提高了實驗的安全及合理性。
31、GDK28 三相異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)
提供0.4KW三相異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng)1套。
32、提供配套實驗指導書1套。
五、裝置可完成的實驗項目
(一) 電機及拖動部分實驗
1.直流電機實驗
(1)認識實驗
(2)直流并(他)勵電動機
(3)直流串勵電動機
(4)直流并勵電動機轉(zhuǎn)動慣量的測定
2.變壓器實驗
(1)單相變壓器空載與短路
(2)三相變壓器
(3)三相變壓器的聯(lián)接組和不對稱短路
(4)三相三繞組變壓器
(5)單相變壓器的并聯(lián)運行
3.異步電機實驗
(1)三相鼠籠異步電動機的工作特性(空載試驗、短路試驗、負載試驗)
(2)三相異步電動機的起動與調(diào)速(直接起動、Y-Δ起動、自耦變壓器降壓起動、轉(zhuǎn)子串電阻起動、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速)
4.電動機機械特性的測定
(1)直流他勵電動機在各種運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的機械特性
(2)三相異步電動機在各種運行狀態(tài)下的機械特性
(3)三相異步電機M-S曲線的測繪
5.微特電機實驗
(1)步進電動機實驗
(二) 電力電子技術(shù)實驗
1.電力電子技術(shù)實驗項目
(1)三相半波可控整流電路實驗
(2)三相橋式半控整流電路實驗
(3)三相半波有源逆變電路實驗
(4)三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗
(5)三相交流調(diào)壓電路實驗
2.典型電力電子器件線路實驗
(1) 單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路實驗(IGBT)
(2)直流斬波電路的性能研究(降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路、Zeta斬波電路六種典型線路)(IGBT)
(3)半橋型開關(guān)穩(wěn)壓電源的性能研究
3.直流電機調(diào)速實驗(直流電機運動控制系統(tǒng))
(1)晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)主要單元的調(diào)試
(2)帶電流截止負反饋的轉(zhuǎn)速單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
(3)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
(4)轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
(5)邏輯無環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)實驗
4.交流電機調(diào)速系統(tǒng)實驗(交流電機運動控制系統(tǒng)
(1)雙閉環(huán)三相繞線異步電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)實驗
(2)雙閉環(huán)三相繞線異步電機串極調(diào)速系統(tǒng)實驗
(3)異步電動機-變頻器調(diào)速系統(tǒng)
(4)異步電動機SPWM變頻調(diào)速系統(tǒng)
六、電機拖動實驗裝置的配置清單
序號 |
編號 |
名 稱 |
數(shù)量 |
1 |
DQ01 |
電源控制屏 |
1套 |
2 |
DQ02 |
實驗桌 |
1張 |
3 |
DQ03-1 |
固定電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉(zhuǎn)速表 |
1套 |
4 |
DQ05 |
三相組式變壓器 |
1套 |
5 |
DQ08 |
直流串勵電動機 |
1件 |
6 |
DQ09 |
直流并(他)勵電動機 |
1臺 |
7 |
DQ10 |
三相鼠籠式異步電動機 |
1臺 |
8 |
DQ11 |
三相線繞異步電機 |
1臺 |
9 |
GDQ12 |
三相線繞異步電機啟動調(diào)速電阻箱 |
1件 |
10 |
DQ19 |
校正直流測功機 |
1臺 |
11 |
DQ22 |
直流數(shù)字電壓、毫安、安培表(三只表) (注:按實驗要求每套需配2件) |
2件 |
12 |
DQ25 |
單/三相智能功率、功率因數(shù)表 |
1件 |
13 |
DQ26 |
三相可調(diào)電阻器(每組90Ω*2/1.3A) |
1件 |
14 |
DQ27 |
三相可調(diào)電阻器(每組900Ω*2/0.41A) |
1件 |
15 |
DQ29 |
可調(diào)電阻器、電容器90Ω*2/1.3A、900Ω*2/0.41A |
1件 |
16 |
DQ31 |
波形測試及開關(guān)板 |
1件 |
17 |
DQ44 |
數(shù)/模交流電流表 |
1件 |
18 |
DQ45 |
數(shù)/模交流電壓表 |
1件 |
19 |
DQ36 |
步進電機控制箱及步進電機實驗部件 |
1件 |
20 |
DK03 |
晶閘管主電路 |
1件 |
21 |
DK04 |
三相晶閘管觸發(fā)電路 |
1件 |
22 |
DK06 |
電機調(diào)速控制實驗(Ⅰ) |
1件 |
23 |
DK06-1 |
電機調(diào)速控制電路(II) |
1件 |
24 |
DK07 |
直流斬波電路實驗 |
1件 |
25 |
DK08 |
給定及實驗器件 |
1件 |
26 |
DK11 |
單相調(diào)壓與可調(diào)負載 |
1件 |
27 |
DK12 |
變壓器實驗 |
1件 |
28 |
DK14 |
單相交直交變頻原理 |
1件 |
29 |
DK19 |
半橋性開關(guān)穩(wěn)壓電源 |
1件 |
30 |
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實驗連接線及易損配件 |
1件 |
31 |
GDK28 |
三相異步電機變頻調(diào)速系統(tǒng) |
1套 |
32 |
指導 |
提供實驗指導書1套 |
1件 |
34 |
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實驗室安全用電智能控制系統(tǒng) |
全室配1套 |