Kyllästyvä kuristin

Kyllästyvä kuristin valonsäätimenä. Ylimpänä on kuormavirtapiiri, alimpana ohjausvirtapiiri. Rakenne vastaa keksijöiden Burgess & Frankenfield patentoimaa säädintä.

Säätimen komponentit
G
Vaihtojännitelähde, esimerkiksi generaattori tai sähkönsiirtoverkko

L
Hehkulamppu tai muu vastaava kuorma

T
Muuntajaa muistuttava käämitty kyllästyvä kuristin

R
Säätövastus tai muu tasavirtaa rajoittava säätölaite

B
Paristo tai muu tasajännitelähde


Säätimen toiminta perustuu muuntajaan, joka on laitteen lepotilassa kuormittamaton. Työkäämissä kulkeva magnetointivirta on niin pieni, että se ei riitä hehkuttamaan hehkulamppua. Kun ohjauskäämiin kytketään tasajännitelähteen ja säätövastuksen avulla sähkövirta, kyllästyvän kuristimen ferromagneettinen magneettipiiri saadaan osittain tai kokonaan kyllästettyä. Kun kyllästyvän kuristimen sydän kyllästyy, magnetointivastus työkäämissä romahtaa, ja jäljelle jää ainoastaan käytännössä mitätön työkäämin langan resistanssi ja induktanssi. Kuormavirran kulkua rajoittaa hehkulampun resistanssi. Kyllästymistä ja valon kirkkautta voidaan säätää portaattomasti muuttamalla ohjausvirran suuruutta.
Säätimenä käytetyn kyllästyvän kuristimen magnetointikäyrä. Kun ohjauskäämissä ei kulje virtaa, magnetointisilmukka (punainen) on jyrkkä ja työkäämin läpi kulkee vain pieni magnetointivirta dI1. Kun ohjauskäämin virtaa kasvatetaan, toimintapiste siirtyy (piirroksessa oikealle ja ylös), jolloin magnetointisilmukka kääntyy (sininen). Suurempi virta kulkee työkäämin läpi ja kuormavirtapiirissä kyllästyvä kuristin näkyy entistä pienempänä vastajännitteenä. Ohjauskäämin virtaa kasvatettaessa magnetointsilmukka (keltainen) kääntyy vielä enemmän ja virta edelleen kasvaa. Näin voidaan kuormavirtaa kasvattaa yhä enemmän, kunnes kyllästyvän kuristimen ferromagneettinen sydän on magneettisesti täysin kyllästynyt.
Sarjaan kytketyt kyllästyvät kuristimet, jotka ovat E. F. W. Alexandersonin patentoiman keksinnön ydin. Kuormapiirin vaihtosähkö pyrkii indusoimaan ohjauskäämeihin ja sitä kautta ohjausvirtapiiriin häiritsevän suuren vaihtojännitteen. Käyttämällä kahta sarjaan kytkettyä kyllästyvää kuristinta haitallinen muuntajavaikutus kumoutuu.
Rinnan kytketyt kyllästyvät kuristimet. Käyttämällä kahta rinnan kytkettyä ohjauskäämien osalta vastakkaisvaiheista kuristinta haitallinen muuntajavaikutus kumoutuu.
Yhteen ferromagneettiseen sydämeen rakennettu sarjaan kytketty kyllästyvä kuristin. Ohjauskäämi on keskellä. Työkäämit ovat sen vasemmalla ja oikealla puolella. Tämän rakenteen esitteli Francis B. Crocker vuonna 1904.
Muuntajasydämen piiseosteisen magneettiteräksen magnetointikäyrä (1) ja magneettivahvistimen kyllästyvään kuristimeen soveltuvan sydänmateriaalin magnetointikäyrä (2).
Yksinkertainen kyllästyvän kuristimen magnetointivirran ja kyllästymisen mittausjärjestely.
Oskilloskoopin avulla hankittu kuva kyllästyvän kuristimen mittauksesta. Käyrien numerot viittaavat aiemman piirroksen oskilloskoopin kanaviin. Alemmasta käyrästä ilmenee, kuinka virta pysyy magnetoitumisen ajan lähes tasaisena, kunnes se magneettisydämen kyllästyessä nopeasti nousee, ja mittauksessa käytetty sarjavastus rajoittaa virran huippuarvon.
Kyllästyvä kuristin, siirtokuristin tai viertokuristin on välttämätön komponentti kaikissa magneettivahvistimissa. Kyllästyvä kuristin voi myös yksinään olla magneettivahvistin, jos siinä on kahden työkäämin tasapainotettu rakenne. Pelkkä yksinkertainen yhden työkäämin kyllästyvä kuristin ei ole magneettivahvistin ellei siihen lisätä muita virtapiirielementtejä. Kyllästyvää kuristinta voidaan pitää virtapiirin elementtinä, jonka impedanssi on hyvin suuri käyttöjännitteen puolijakson yhden osan aikana ja hyvin matala puolijakson jälkimmäisen osan aikana. Siirtymä näiden tilojen välillä on äkillinen. Vaihekulmaa, jonka kohdalla impedanssi muuttuu korkeasta matalaan, säädellään tavallisesti tasavirralla.