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2025

电动升降避雷针的工作原理

技术部：李淑阳

电动升降避雷针的工作原理基于尖端放电效应与电动机械传动系统的协同作用，

通过吸引雷电并安全泄流，同时利用电机驱动实现高度调节，以适应不同场景的

防雷需求。

一、避雷原理：尖端放电效应与雷电引导

电场增强与尖端放电

当雷云接近地面时，地面电场强度因雷云电荷感应而增强。避雷针的尖端因曲率

半径极小，其附近电场强度远高于周围环境（可达周围环境的数倍至数十倍）。

这种电场集中现象使空气分子被电离，形成电晕放电，进而引发先导放电，主动

吸引雷电。

雷电引导与泄流

雷电被吸引至避雷针尖端后，电流通过避雷针本体（高导电性金属杆）和引下线

（如铜缆或铝缆）安全导入大地，避免雷电直接击中保护区域内的建筑物、设备

或人员。这一过程符合滚球法防雷理论，即避雷针的保护范围与其高度成正比。

二、升降原理：电动驱动与机械传动

动力源：电动机

类型：通常采用直流无刷电机或步进电机，具备高扭矩、低噪音、长寿命的特点，

功率范围一般为0.5kW至5kW，可驱动5米至35米高度的避雷针。

控制方式：通过PLC或单片机控制器调节电机转速，实现速度分段控制（如加

速-匀速-减速），并支持遥控或手动操作。

传动结构：旋转运动转化为直线运动

丝杆传动：梯形丝杆或滚珠丝杆将电机旋转运动转化为直线运动，精度达

±0.1mm，适用于中小型避雷针（5-15米）。

齿轮齿条传动：通过多级齿轮减速实现平稳升降，承载能力强，适合大型避雷针

（20米以上）。

同步带传动：用于轻量化设计，噪音低且维护简单，但承载能力较弱，多见于便

携式设备。

减速与制动系统

减速机：电机通过联轴器连接减速机（减速比1:10至1:50），将高速旋转转化

为低速高扭矩输出，驱动传动机构。

制动器：确保升降停止时杆体稳固，避免晃动或意外下滑。

三、控制逻辑：智能化与安全性并重

传感器集成

限位开关：检测杆体位置，防止过度升降导致机械损坏。

编码器：实时监测升降速度，确保运动平稳。

风速仪：当风速超过8级（17.2-20.7m/s）时，自动降下避雷针以避免倾覆。

保护模块

过载保护：电流传感器监测电机负载，超限时自动停机，防止电机烧毁。

紧急制动：配备急停按钮，突发故障时可立即停止升降。

雷电预警联动：部分型号可接入雷电预警系统，根据预警信号自动调整高度或状

态。

四、典型应用场景与工作流程

场景需求

移动通信基站：需频繁调整高度以适应不同地形和设备需求。

临时设施：如野外作业、应急指挥中心，需快速部署和拆卸。

高层建筑：根据雷电活动强度动态调整保护范围。

工作流程示例（以15米电动升降避雷针为例）

升起：控制器启动电机，通过丝杆传动推动杆体向上运动，速度可达0.1-10米/

分钟（根据型号调整）。升至预定高度后，触发机械锁或电磁锁锁定杆体。

固定：通过拉线或地锚增强稳定性，确保抗风能力（可达12级）。

降下：电机反向旋转，拉动杆体向下运动，全程保持垂直度，避免卡滞。降下后

便于运输或隐藏（如古建筑场景）。

五、技术优势与维护要点

优势

场景适应性：可隐藏于屋顶或墙体，避免破坏建筑风格（如故宫部分区域采用隐

蔽式设计）。

保护范围量化控制：根据GB50057《建筑物防雷设计规范》，动态调整高度以

优化防护效果。

应急响应快：车载或便携式设备可在10分钟内完成安装与接地，比传统固定式

避雷针节省80%以上部署时间。

维护要求

定期检查：检查导电性能、连接部位紧固情况、表面涂层等。

清洁防腐：清除污垢和腐蚀物，必要时进行防腐处理。

存放环境：干燥、通风、无腐蚀性气体，避免受潮。