Rangkaian Listrik 2: rangkaian AC: paket kilat

Lembar rumus, langkah-langkah metode utama untuk setiap topik, dan 16 soal latihan, dengan pembahasan lengkap di bagian belakang.

Soal baru Kembali ke mata kuliah

Di jendela cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan di perangkat Anda.

1Rumus dan metode

Bilangan kompleks

Bentuk kartesius: z = a + jb, j² = −1, z̄ = a − jb
Modulus dan argumen: |z| = √(a² + b²), tan θ = b/a (check the quadrant)
Bentuk kutub dan eksponensial: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ
Pembagian: z₁/z₂ = z₁z̄₂/|z₂|²
Hasil kali dan hasil bagi: r₁∠θ₁ · r₂∠θ₂ = r₁r₂∠(θ₁ + θ₂), r₁∠θ₁ / r₂∠θ₂ = (r₁/r₂)∠(θ₁ − θ₂)
De Moivre: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ
Akar ke-n: z_k = R^1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0 … n − 1
Kuadratik dengan p² < 4q: z = −p/2 ± j√(q − p²/4)

Metode

Tentukan bentuk yang cocok untuk operasinya: kartesius a + jb untuk menjumlahkan dan mengurangkan, kutub r∠θ untuk mengalikan, membagi, pangkat, dan akar.
Kalikan dengan j² = −1; bagi dengan mengalikan pembilang dan penyebut dengan konjugat penyebut.
Ubah dengan r = √(a² + b²) dan θ dari sketsa titik (periksa kuadran), dan kembali dengan a = r cos θ, b = r sin θ.
Untuk pangkat pakai De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; untuk zⁿ = R∠φ daftarkan semua n akar R^1/n∠((φ + 360°k)/n).

Impedansi AC & fasor

Impedansi: Z_R = R, Z_L = jωL, Z_C = 1/(jωC)
Frekuensi sudut: ω = 2πf
Besar dan sudut: |Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Hukum Ohm dalam fasor: V = I·Z

Metode

Ubah frekuensinya: ω = 2πf.
Cari setiap reaktansi: X_L = ωL dan X_C = 1/(ωC).
Jumlahkan impedansi seperti resistor, dengan Z = R + jX.
Cari besar |Z| = √(R² + X²) dan sudut φ = atan(X/R), lalu gunakan hukum Ohm dengan fasor.

Daya AC & faktor daya

Daya nyata: P = V·I·cos φ
Daya reaktif: Q = V·I·sin φ
Daya semu: S = V·I = √(P² + Q²)
Faktor daya: pf = cos φ = P/S
Kapasitor kompensasi: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(ωV²)

Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Frekuensi alami: ω₀ = 1/√(LC), f₀ = 1/(2π√(LC))
Energi: W = ½CV₀² = ½Cv² + ½Li²
Arus puncak: I_max = V₀√(C/L)
Faktor kualitas: Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
RLC seri: Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
RLC paralel: Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
Lebar pita: BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, f₀ = √(f₁f₂)
Frekuensi setengah daya: f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))
Rangkaian tangki dengan resistansi kumparan r: R_D = L/(C·r) = Q²·r
Peluruhan amplitudo: e^−Rt/(2L)

Metode

Cari frekuensi resonansi lebih dulu: ω₀ = 1/√(LC) dan f₀ = ω₀/(2π).
Tentukan apakah rangkaiannya seri atau paralel: seri Q = (1/R)√(L/C), paralel Q = R√(C/L).
Gunakan BW = f₀/Q untuk lebar pita, atau pintasan R/(2πL) (seri) dan 1/(2πRC) (paralel).
Pada soal energi, gunakan fakta bahwa energi total ½CV₀² tetap konstan pada rangkaian LC ideal dan berpindah antara C dan L setiap seperempat periode.

Daya tiga fasa

Hubungan Y: V_L = √3·V_ph, I_L = I_ph
Hubungan Δ: V_L = V_ph, I_L = √3·I_ph
Daya nyata total: P = √3·V_L·I_L·cos φ = 3·I_ph²·R
Daya semu dan daya reaktif: S = √3·V_L·I_L, Q = P·tan φ
Kapasitor perbaikan faktor daya: Q_C = P(tan φ₁ − tan φ₂), C = Q_C/(3ωV²)
Tegangan pada setiap kapasitor: Δ: V_L Y: V_L/√3
Daya masukan motor: P_in = P_out/η

Transien RC & RL

Konstanta waktu: τ = RC | τ = L/R
Respons: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ
Kapasitor pada DC: rangkaian terbuka; v_C tidak dapat melompat
Induktor pada DC: hubung singkat; i_L tidak dapat melompat
Keadaan tunak: t ≈ 5τ

Metode

Cari nilai awal sesaat setelah sakelar berpindah: tegangan kapasitor dan arus induktor tidak dapat melompat.
Cari nilai akhir lama setelah sakelar berpindah: kapasitor berperilaku sebagai rangkaian terbuka, induktor sebagai hubung singkat.
Cari konstanta waktu: τ = RC atau τ = L/R, dengan hambatan yang terlihat oleh kapasitor atau induktor.
Gunakan x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ.

Thévenin & Norton

Tegangan Thévenin: V_th = V_{open circuit}
Resistansi Thévenin: R_th: semua sumber dimatikan, dilihat dari a–b
Arus Norton: I_N = V_th/R_th
Arus beban: I_L = V_th/(R_th + R_L)
Transfer daya maksimum: R_L = R_th, P_max = V_th²/(4R_th)

Metode

Lepaskan beban dan tandai kedua terminal a dan b.
Cari tegangan rangkaian terbuka antara a dan b: inilah V_th.
Matikan semua sumber independen dan cari hambatan yang terlihat dari a–b: inilah R_th.
Pasang kembali beban pada rangkaian ekuivalen: V_th seri dengan R_th.
Untuk ekuivalen Norton, konversikan: I_N = V_th/R_th, dengan R_N = R_th secara paralel.

2Soal latihan

1.Bilangan kompleksSedang

Tuliskan z = 7 − j6 dalam bentuk eksponensial r·e^jθ. Berikan θ dalam radian, di antara −π dan π.

z = 7 − j6

θ = rad

2.Bilangan kompleksSulit

Selesaikan z² − 2z + 3,25 = 0. Akar-akarnya a ± jb; carilah bagian real a.

p = −2q = 3,25

a =

3.Impedansi AC & fasorSedang

Rangkaian RLC seri dihubungkan ke sumber 12 V (rms), 1000 Hz. Cari sudut fase φ impedansi, dalam derajat (positif bila arus tertinggal dari tegangan).

V = 12 V (rms)f = 1000 HzR = 80 ΩL = 200 mHC = 1 µF

φ = °

4.Impedansi AC & fasorSulit

Rangkaian RLC seri dihubungkan ke sumber 100 V (rms), 100 Hz. Cari frekuensi resonansi f₀ rangkaian.

V = 100 V (rms)f = 100 HzR = 60 ΩL = 100 mHC = 4,7 µF

f₀ = Hz

5.Daya AC & faktor dayaSedang

Motor satu fase menyerap 25 kW pada faktor daya 0,6 tertinggal dari sumber 240 V. Cari arus saluran I.

P = 25 kWpf = 0,6V = 240 V

I = A

6.Daya AC & faktor dayaSulit

Beban satu fase menyerap 10 kW pada faktor daya 0,6 tertinggal dari sumber 400 V, 50 Hz. Kapasitor yang dipasang paralel menaikkan faktor daya menjadi 0,95. Cari arus saluran baru I_new.

P = 10 kWpf₁ = 0,6pf₂ = 0,95V = 400 Vf = 50 Hz

I_new = A

7.Resonansi LC, faktor Q & lebar pitaSedang

Pada rangkaian LC ideal dengan L = 220 µH dan C = 1 nF, kapasitor terisi penuh pada t = 0. Berapa lama hingga seluruh energi berada di induktor? Berikan t dalam µs.

L = 220 µHC = 1 nF

t = µs

8.Resonansi LC, faktor Q & lebar pitaSulit

Sebuah rangkaian RLC seri (R = 5 Ω, L = 220 µH, C = 470 nF) dicatu pada resonansi dengan amplitudo arus 50 mA. Cari energi E_cycle yang didisipasikan di R selama satu siklus, dalam nJ.

R = 5 ΩL = 220 µHC = 470 nFI_m = 50 mA

E_cycle = nJ

9.Daya tiga fasaSedang

Beban tiga fasa seimbang menarik arus saluran 20 A dari sumber dengan tegangan antarsaluran 400 V. Faktor dayanya 0,8 tertinggal. Cari daya nyata total P yang diserap beban dalam kW.

V_L = 400 VI_L = 20 Acos φ = 0,8

P = kW

10.Daya tiga fasaSulit

Beban tiga fasa seimbang menyerap 80 kW pada faktor daya 0,65 tertinggal dari sumber 415 V (antarsaluran), 50 Hz. Bank kapasitor tiga fasa yang diparalel dengan beban harus menaikkan faktor daya keseluruhan menjadi 0,9 tertinggal. Daya nyatanya tetap sama. Kapasitor dihubungkan secara Y. Cari kapasitansi C_ph setiap kapasitor dalam µF.

P = 80 kWpf₁ = 0,65pf₂ = 0,9V_L = 415 Vf = 50 Hz

C_ph = µF

11.Transien RC & RLSedang

Induktor tidak dialiri arus sebelum sakelar ditutup pada t = 0. Cari arus i pada t = 1 ms.

V_s = 6 VR = 100 ΩL = 10 mHt = 1 ms

i = A

12.Transien RC & RLSulit

Tepat sebelum sakelar ditutup pada t = 0, kapasitor bertegangan 5 V dengan polaritas yang ditunjukkan. Berapa lama waktu yang diperlukan agar v_C mencapai 10,6 V? Cari t.

V_s = 12 VR = 1 kΩC = 220 µFv_C(0) = 5 V

t = ms

13.Thévenin & NortonSedang

Cari resistansi Thévenin R_th dilihat dari terminal a–b.

V₁ = 18 VR₁ = 15 ΩR₂ = 10 ΩR₃ = 20 Ω

R_th = Ω

14.Thévenin & NortonSulit

Beban R_L = 2 Ω dipasang di a–b. Ganti sisa rangkaian dengan ekuivalen Thévenin-nya dan cari arus beban I_L.

V₁ = 5 VI_s = 2 AR₁ = 25 ΩR₂ = 12 ΩR₃ = 5 ΩR_L = 2 Ω

I_L = A

15.Plot Bode dan marginSedang

Filter lolos tinggi RL yang ditunjukkan memiliki R = 470 Ω, L = 4,7 mH. Masukan sinusoidal 8 kHz diberikan. Cari penguatan |H| = |v_out/v_in| dalam dB.

R = 470 ΩL = 4,7 mHf = 8 kHz

|H| = dB

16.Plot Bode dan marginSulit

Lingkar umpan balik satuan memiliki fungsi alih lingkar terbuka L(s) = 180/(s(s + 5)). Cari margin fasa PM dalam derajat.

L(s) = 180/(s(s + 5))

PM = °

3Larutan

1.Bilangan kompleks

Jawaban: θ = −0,7086 rad

Bentuk kutub: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·e^jθ, dengan r = |z| dan θ = arg z. Kembali ke bentuk kartesius: a = r cos θ, b = r sin θ. Argumen memerlukan kuadran: θ = atan(b/a) hanya jika a > 0; untuk a < 0 tambahkan atau kurangkan 180°. Dalam bentuk kutub perkalian mudah: kalikan modulus dan jumlahkan argumen; untuk pembagian bagi modulus dan kurangkan argumen.

Modulus

r = √(49 + 36) = 9,22

Argumen dalam radian

θ = −40,6° = −40,6·π/180 = −0,7086 rad

Bentuk eksponensial

z = 9,22·e^−j0,7086

Jawaban

θ = −0,7086 rad

2.Bilangan kompleks

Jawaban: a = 1

De Moivre dan akar: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. Persamaan zⁿ = R∠φ memiliki tepat n akar, semuanya bermodulus R^1/n, pada argumen (φ + 360°·k)/n untuk k = 0, 1, …, n − 1: akar-akar itu tersebar merata pada sebuah lingkaran, berjarak 360°/n. Persamaan kuadrat z² + pz + q = 0 dengan p² < 4q memiliki akar kompleks z = −p/2 ± j√(q − p²/4); polinom berkoefisien real selalu memiliki akar kompleks dalam pasangan konjugat a ± jb.

Diskriminan

p² − 4q = 4 − 13 = −9 < 0

Rumus kuadrat

z = (2 ± j√9)/2 = 1 + j1,5, 1 − j1,5

Jawaban

a = 1

Jawaban

a = 1

3.Impedansi AC & fasor

Jawaban: φ = 85,83 °

Rangkaian AC dengan fasor: resistor, induktor, dan kapasitor memiliki impedansi R, jωL, dan 1/(jωC), dengan ω = 2πf. Dalam seri, impedansi dijumlahkan seperti resistansi, tetapi sebagai bilangan kompleks. Arus dan tegangan rms mengikuti hukum Ohm dengan |Z|.

Reaktansi

ω = 2πf = 2π·1000 = 6283 rad/s

X_L = ωL = 6283·0,2 = 1257 Ω

X_C = 1/(ωC) = 1/(6283·1·10⁻⁶) = 159,2 Ω

Impedansi

Dalam seri, impedansi dijumlahkan sebagai bilangan kompleks: Z = R + j(X_L − X_C).

|Z| = √(R² + (X_L − X_C)²) = √(80² + (1097)²) = 1100 Ω

Sudut fase

φ = arctan((X_L − X_C)/R) = arctan(1097/80) = 85,83°

Jawaban

φ = 85,83°

4.Impedansi AC & fasor

Jawaban: f₀ = 232,2 Hz

Resonansi

Saat resonansi, reaktansi induktif dan kapasitif saling meniadakan: ωL = 1/(ωC). Frekuensi sumber tidak berpengaruh.

f₀ = 1/(2π√(LC)) = 1/(2π·√(0,1·4,7·10⁻⁶)) = 232,2 Hz

Jawaban

f₀ = 232,2 Hz

5.Daya AC & faktor daya

Jawaban: I = 173,6 A

Daya AC: daya semu S = V·I (VA) terbagi menjadi daya nyata P = S·cos φ (W), yang melakukan kerja berguna, dan daya reaktif Q = S·sin φ (var), yang bolak-balik antara sumber dan beban. Faktor daya adalah cos φ. Kapasitor paralel memasok daya reaktif secara lokal, sehingga arus saluran turun untuk daya nyata yang sama.

Arus saluran

Hanya bagian nyata dari daya yang melakukan kerja, jadi bagi dengan faktor daya.

I = P/(V·cos φ) = 25000/(240·0,6) = 173,6 A

Jawaban

I = 173,6 A

6.Daya AC & faktor daya

Jawaban: I_new = 26,32 A

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya nyata P tidak berubah; hanya daya reaktif yang ditarik dari sumber yang berubah.

Q₁ = P·tan φ₁ = 10·tan(53,13°) = 13,33 kvar

Q₂ = P·tan φ₂ = 10·tan(18,19°) = 3,287 kvar

Q_C = Q₁ − Q₂ = 10,05 kvar

Arus saluran baru

I_new = P/(V·cos φ₂) = 10000/(400·0,95) = 26,32 A

Jawaban

I_new = 26,32 A

7.Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Jawaban: t = 0,7368 µs

Resonansi LC: kapasitor bermuatan yang dihubungkan ke induktor mengalirkan arus yang memuatnya ke arah sebaliknya: energi berayun antara medan listrik C (½Cv²) dan medan magnet L (½Li²) pada frekuensi alami f₀ = 1/(2π√(LC)). Tanpa resistansi, energi total ½CV₀² tetap konstan, sehingga arus puncaknya adalah I_max = V₀√(C/L). Satu periode adalah T = 1/f₀; energi berpindah dari C ke L dalam seperempatnya.

Periode

T = 2π√(0,00022·1 × 10⁻⁹) = 2,947 µs

Seperempat periode

t = T/4 = 0,7368 µs

Jawaban

t = 0,7368 µs

8.Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Jawaban: E_cycle = 399,3 nJ

Faktor Q dan lebar pita: pada rangkaian resonan Q = 2π·(energi tersimpan)/(energi hilang per siklus). Untuk RLC seri Q = ω₀L/R = (1/R)√(L/C); untuk RLC paralel Q = R/(ω₀L) = R√(C/L). Lebar pita antara frekuensi setengah daya f₁ dan f₂ (tempat daya menjadi setengah dan arus atau tegangan menjadi 1/√2 dari puncaknya) adalah BW = f₂ − f₁ = f₀/Q, yaitu R/(2πL) pada rangkaian seri dan 1/(2πRC) pada rangkaian paralel. Frekuensi resonansi adalah rata-rata geometrik f₀ = √(f₁f₂), dan f_1,2 = f₀(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q)). Rugi-rugi juga membuat osilasi meluruh: pada RLC seri amplitudonya turun sebagai e^−Rt/(2L).

Energi tersimpan

W = ½·0,00022·0,05² = 2,75 × 10⁻⁷ J

Faktor kualitas

Q = (1/5)·√(0,00022/4,7 × 10⁻⁷) = 4,327

Energi hilang per siklus

E_cycle = 2π·W/Q = 2π·2,75 × 10⁻⁷/4,327 = 3,993 × 10⁻⁷ J = 399,3 nJ

periksa: ½·0,05²·5/15652 = 3,993 × 10⁻⁷ J

Jawaban

E_cycle = 399,3 nJ

9.Daya tiga fasa

Jawaban: P = 11,09 kW

Daya semu

S = √3·V_L·I_L = √3·400·20 = 13,86 kVA

Daya nyata

P = S·cos φ = 13,86·0,8 = 11,09 kW

Jawaban

P = 11,09 kW

10.Daya tiga fasa

Jawaban: C_ph = 1013 µF

Sistem tiga fasa seimbang: pada hubungan Y (bintang) tegangan antarsaluran adalah √3 kali tegangan fasa, V_L = √3·V_ph, dan arus saluran sama dengan arus fasa. Pada hubungan Δ (delta) tegangan antarsaluran sama dengan tegangan fasa dan arus saluran adalah √3 kali arus fasa, I_L = √3·I_ph. Daya total adalah tiga kali daya satu fasa: P = 3·V_ph·I_ph·cos φ = √3·V_L·I_L·cos φ. Perbaikan faktor daya: kapasitor menyuplai daya reaktif secara lokal, Q_C = P·(tan φ₁ − tan φ₂). Masing-masing dari ketiga kapasitor menyuplai Q_C/3 = V²·ω·C, dengan V tegangan pada kapasitor tersebut: V_L pada bank Δ, V_L/√3 pada bank Y.

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya nyata tidak berubah, sehingga setiap faktor daya menentukan daya reaktifnya: Q = P·tan φ.

Q₁ = 80·tan(acos 0,65) = 80·1,169 = 93,53 kvar

Q₂ = 80·tan(acos 0,9) = 80·0,4843 = 38,75 kvar

Daya reaktif dari kapasitor

Q_C = Q₁ − Q₂ = 54,78 kvar

Kapasitansi per fasa

Pada bank Y, setiap kapasitor terhubung di antara satu saluran dan titik bintang.

V = 415/√3 = 239,6 V, ω = 2π·50 = 314,2 rad/s

C_ph = (Q_C/3)/(ω·V²) = 18262/(314,2·239,6²) = 1013 µF

Jawaban

C_ph = 1013 µF

11.Transien RC & RL

Jawaban: i = 0,06 A

Transien orde satu: pada rangkaian dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap tegangan dan arus berubah secara eksponensial dari nilai awal ke nilai akhir: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Setelah sekitar 5τ rangkaian sudah stabil.

Konstanta waktu dan arus akhir

Lama setelah sakelar ditutup, induktor berperilaku seperti hubung singkat, jadi arus akhir hanya ditentukan oleh R.

τ = L/R = 10 mH / 100 Ω = 0,1 ms

i(∞) = V_s/R = 6/100 = 0,06 A

Arus pada waktu tertentu

i(t) = i(∞)·(1 − e^−t/τ) = 0,06·(1 − e^−1/0,1) = 0,06 A

Jawaban

i = 0,06 A

12.Transien RC & RL

Jawaban: t = 354,1 ms

Nilai awal, nilai akhir, konstanta waktu

Tegangan kapasitor tidak dapat melompat, jadi dimulai dari nilai tersimpannya dan menuju tegangan sumber.

v_C(0) = 5 V, v_C(∞) = V_s = 12 V

τ = R·C = 1 kΩ · 220 µF = 220 ms

v_C(t) = 12 + (5 − 12)·e^−t/τ

Selesaikan untuk waktu

10,6 = 12 + (−7)·e^−t/τ → e^−t/τ = (10,6 − 12)/(5 − 12) = 0,2

t = τ·ln((5 − 12)/(10,6 − 12)) = 220·ln(5) = 354,1 ms

Jawaban

t = 354,1 ms

13.Thévenin & Norton

Jawaban: R_th = 26 Ω

Teorema Thévenin: setiap jaringan linear dua terminal berperilaku seperti satu sumber tegangan V_th yang seri dengan resistansi R_th. Teorema Norton menyatakan jaringan yang sama sebagai sumber arus I_N = V_th/R_th yang paralel dengan R_th.

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Ganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan rangkaian terbuka, lalu lihat rangkaian dari a–b.

R₁ ∥ R₂ = 15·10/(15+10) = 6 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 6 + 20 = 26 Ω

14.Thévenin & Norton

Jawaban: I_L = 1,843 A

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Ganti sumber tegangan dengan hubung singkat dan sumber arus dengan rangkaian terbuka, lalu lihat rangkaian dari a–b.

R₁ ∥ R₂ = 25·12/(25+12) = 8,108 Ω

R_th = (R₁ ∥ R₂) + R₃ = 8,108 + 5 = 13,11 Ω

Cari V_th, tegangan rangkaian terbuka

Dengan a–b terbuka, satu-satunya jalur Iₛ adalah melalui R₃ ke simpul A. Cari V_A dengan superposisi V₁ dan Iₛ, lalu tambahkan jatuh tegangan pada R₃.

V_A = V₁·R₂/(R₁+R₂) + I_s·(R₁∥R₂) = 1,622 + 2·8,108 = 17,84 V

V_th = V_B = V_A + I_s·R₃ = 17,84 + 2·5 = 27,84 V

Hubungkan beban ke ekuivalen Thévenin

Sumber Thévenin dan R_th seri berperilaku persis seperti rangkaian asli di a–b, jadi beban melihat loop seri sederhana.

I_L = V_th/(R_th + R_L) = 27,84/(13,11 + 2) = 1,843 A

15.Plot Bode dan margin

Jawaban: |H| = −6,953 dB

Respons frekuensi: substitusikan s = jω ke fungsi alih. Besar dalam desibel adalah 20·log₁₀|H(jω)| dan fasa adalah jumlah sudut faktor pembilang dikurangi sudut faktor penyebut. Filter RC atau RL orde pertama memiliki frekuensi sudut (−3 dB) pada ω_c = 1/(RC) atau R/L, dan f_c = ω_c/(2π); filter lolos rendah memberi |H| = 1/√(1 + (ω/ω_c)²) dan φ = −atan(ω/ω_c). Pada plot Bode asimtotik (garis lurus) setiap kutub membengkokkan besar ke bawah sebesar 20 dB/dekade pada frekuensi sudutnya, setiap nol membengkokkannya ke atas sebesar 20 dB/dekade, dan integrator 1/s memberi −20 dB/dekade pada semua frekuensi. Persilangan penguatan ω_c: |L(jω)| = 1 (0 dB); margin fasa PM = 180° + ∠L(jω_c). Persilangan fasa ω₁₈₀: ∠L(jω) = −180°; margin penguatan GM = −20·log₁₀|L(jω₁₈₀)| dB. Lingkar tertutup stabil bila kedua margin positif.

Frekuensi sudut

ω_c = R/L = 470/0,0047 = 100000 rad/s

f_c = 15915 Hz → f/f_c = 8000/15915 = 0,5027

Penguatan

|H| = 0,5027/√(1 + 0,5027²) = 0,4491

20·log₁₀(0,4491) = −6,953 dB

Jawaban

|H| = −6,953 dB

16.Plot Bode dan margin

Jawaban: PM = 21,1 °

Persilangan penguatan

ω⁴ + 25ω² − 32400 = 0

ω² = (−25 + √(625 + 4·32400))/2 = 167,9

ω_c = 12,96 rad/s

Margin fasa

∠L(jω_c) = −90° − atan(12,96/5) = −158,9°

PM = 180° + ∠L = 21,1°

Jawaban

PM = 21,1°

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-2

Rangkaian Listrik 2: rangkaian AC: paket kilat

1Rumus dan metode

Bilangan kompleks

Metode

Impedansi AC & fasor

Metode

Daya AC & faktor daya

Resonansi LC, faktor Q & lebar pita

Metode

Daya tiga fasa

Transien RC & RL

Metode

Thévenin & Norton

Metode

2Soal latihan

3Larutan

Modulus

Argumen dalam radian

Bentuk eksponensial

Jawaban

Diskriminan

Rumus kuadrat

Jawaban

Jawaban

Reaktansi

Impedansi

Sudut fase

Jawaban

Resonansi

Jawaban

Arus saluran

Jawaban

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Arus saluran baru

Jawaban

Periode

Seperempat periode

Jawaban

Energi tersimpan

Faktor kualitas

Energi hilang per siklus

Jawaban

Daya semu

Daya nyata

Jawaban

Daya reaktif sebelum dan sesudah

Daya reaktif dari kapasitor

Kapasitansi per fasa

Jawaban

Konstanta waktu dan arus akhir

Arus pada waktu tertentu

Jawaban

Nilai awal, nilai akhir, konstanta waktu

Selesaikan untuk waktu

Jawaban

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Rth dengan semua sumber dimatikan

Cari Vth, tegangan rangkaian terbuka

Hubungkan beban ke ekuivalen Thévenin

Frekuensi sudut

Penguatan

Jawaban

Persilangan penguatan

Margin fasa

Jawaban

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Cari R_th dengan semua sumber dimatikan

Cari V_th, tegangan rangkaian terbuka