电机学_张俊芳_第二篇习题答案解析
电机学习题答案
电机学习题答案 The pony was revised in January 2021绪 论电机和变压器的磁路常用什么材料制成，这类材料应具有哪些主要特性？答：电机和变压器的磁路常用导磁性能高的硅钢片叠压制成，磁路的其它部分常采用导磁性能较高的钢板和铸铁制成。
这类材料应具有导磁性能高、磁导率大、铁耗低的特征。
在图中，当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 和2N 中各感应什么性质的电动势电动势的大小与哪些因素有关答：当给线圈1N 外加正弦电压1u 时，线圈1N 中便有交变电流流过，产生相应的交变的磁动势，并建立起交变磁通，该磁通可分成同时交链线圈1N 、2N 的主磁通和只交链线圈1N 的漏磁通。
这样，由主磁通分别在线圈1N 和2N 中感应产生交变电动势21,e e 。
由漏磁通在线圈1N 中产生交变的σ1e 。
电动势的大小分别和1N 、2N 的大小，电源的频率，交变磁通的大小有关。
0-3 感应电动势=e dt d ψ-中的负号表示什么意思答：dt d e ψ-=是规定感应电动势的正方向与磁通的正方向符合右手螺旋关系时电磁感应定律的普遍表达式；当所有磁通与线圈全部匝数交链时，则电磁感应定律的数学描述可表示为dt d N e Φ-=；当磁路是线性的，且磁场是由电流产生时，有L Li ,=ψ为常数，则可写成dt diL e -=。
试比较磁路和电路的相似点和不同点。
答：磁路和电路的相似只是形式上的，与电路相比较，磁路有以下特点：1）电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然有磁通；2）电路中有电流就有功率损耗；而在恒定磁通下，磁路中无损耗3）由于G 导约为G 绝的1020倍，而Fe μ仅为0μ的4310~10倍，故可认为电流只在导体中流过，而磁路中除主磁通外还必须考虑漏磁通；4）电路中电阻率ρ在一定温度下恒定不变，而由铁磁材料构成的磁路中，磁导率μ随B 变化，即磁阻m R 随磁路饱和度增大而增大。
电机学课后答案(2)
第一章 磁路1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为Rm~A ，单位：AWb1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？ 答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损 耗。
经验公式p h C h fB m v 。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的 体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流） ，通过电阻产生的 损耗。
经验公式P h C Fe f 1.3B m G 。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有 关。
1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数 N=1000，铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm 的DR320 硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93,不计漏磁，试计算：（1）中间心柱的磁通为7.5 10 4Wb ，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；（2）考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解： 磁路左右对称可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况：2242铁心、气隙截面 A A 0.025 1.25 10 2 0.93m 2 2.9 10 4m 2（考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数）气隙长度l 25 10 4m22 5 1.25 0.025 2cm 12.45 10 2m(1)不计铁心中的磁位降：气隙磁场强度 H B 一 A m 1.0 106 A m4 10 7磁势 F I F H l 1.0 106 5 10 4A 500A 电流I 鱼 0.5AN（2）考虑铁心中的磁位降:铁心中B 1.29T 查表可知：H 700A m铁心长度l751.25铁心、气隙中的磁感应强度B B2A7.5 10 4 -- T 2 2.9 10 41.29TF, F F Fe 500A 87.15A 587.15AI 旦0.59AN1-4图示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流1.5A，线圈B为50匝，通入电流1A,铁心截面积均匀，求PQ两点间的磁位降。
电机学答案第二章
第二章 直流电机2．1 为什么直流发电机能发出直流电流？如果没有换向器，电机能不能发出直流电流？ 换向器与电刷共同把电枢导体中的交流电流，“换向”成直流电，如果没有换向器，电机不能发出直流电。
2．2 试判断下列情况下，电刷两端电压性质 （1）磁极固定，电刷与电枢同时旋转； （2）电枢固定，电刷与磁极同时旋转。
(1)交流 ∵电刷与电枢间相对静止，∴电刷两端的电压性质与电枢的相同。
（2）直流 电刷与磁极相对静止，∴电刷总是引出某一极性下的电枢电压，而电枢不动，磁场方向不变 ∴是直流。
2．3 在直流发电机中，为了把交流电动势转变成直流电压而采用了换向器装置；但在直流电动机中，加在电刷两端的电压已是直流电压，那么换向器有什么呢？ 直流电动机中，换向法把电刷两端的直流电压转换为电枢内的交流电，以使电枢无论旋转到N 极下，还是S 极下，都能产生同一方向的电磁转矩 2．4 直流电机结构的主要部件有哪几个？它们是用什么材料制成的，为什么？这些部件的功能是什么？有7个 主磁极 换向极， 机座 电刷 电枢铁心，电枢绕组，换向器 见备课笔记 2．5 从原理上看，直流电机电枢绕组可以只有一个线圈做成，单实际的直流电机用很多线圈串联组成，为什么？是不是线圈愈多愈好？一个线圈产生的直流脉动太大，且感应电势或电磁力太小，线圈愈多，脉动愈小，但线圈也不能太多，因为电枢铁心表面不能开太多的槽，∴线圈太多，无处嵌放。
2．6 何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通的大小与哪些因素有关？主磁通： 从主极铁心经气隙，电枢，再经过相邻主极下的气隙和主极铁心，最后经定子绕组磁轭闭合，同时交链励磁绕组和电枢绕组，在电枢中感应电动势，实现机电能量转换。
漏磁通： 有一小部分不穿过气隙进入电枢，而是经主极间的空气隙钉子磁轭闭合，不参与机电能量转换，δΦ与饱和系数有关。
2．7 什么是直流电机的磁化曲线？为什么电机的额定工作点一般设计在磁化曲线开始弯曲的所谓“膝点”附近？ 磁化曲线：00()f F Φ=0Φ-主磁通，0F 励磁磁动势设计在低于“膝点”，则没有充分利用铁磁材料，即 同样的磁势产生较小的磁通0Φ，如交于“膝点”，则磁路饱和，浪费磁势，即使有较大的0F ，若磁通0Φ基本不变了，而我的需要是0Φ（根据E 和m T 公式）选在膝点附近好处：①材料利用较充分②可调性好③稳定性较好。
电机学第二版习题答案
电机学第二版习题答案电机学是电气工程中的重要学科，它研究的是电动机的原理、设计和应用。
对于学习电机学的学生来说，理解和掌握习题的答案是非常重要的。
本文将为大家提供《电机学第二版》习题的答案，帮助大家更好地学习和应用电机学知识。
第一章：电动机基础知识1. 电动机是将电能转化为机械能的装置。
它由定子和转子两部分组成，其中定子是不动的，转子则可以旋转。
2. 电动机的分类有直流电动机和交流电动机两种。
直流电动机是通过直流电源供电，交流电动机则是通过交流电源供电。
3. 电动机的工作原理是根据洛伦兹力的作用，使得定子和转子之间产生力矩，从而实现转动。
4. 电动机的效率可以通过输入功率和输出功率的比值来计算。
效率越高，表示电动机的能量转化效率越高。
第二章：直流电动机1. 直流电动机的主要特点是转子上有一个或多个永磁体，通过改变电流的方向和大小来改变转子的转动方向和速度。
2. 直流电动机的转矩与电流成正比，转速与电压成正比。
根据这个特性，可以通过改变电流和电压来控制直流电动机的转速和转矩。
3. 直流电动机的速度调节方式有电枢电阻调速、电压调速和外加磁场调速等。
第三章：交流电动机1. 交流电动机的主要特点是转子上没有永磁体，而是通过定子上的电流产生的磁场来实现转动。
2. 交流电动机根据转子类型的不同，分为异步电动机和同步电动机两种。
3. 异步电动机的转速略低于同步速度，转速与电源频率成反比。
同步电动机的转速与电源频率成正比。
4. 交流电动机的启动方式有直接启动、星三角启动和自耦变压器启动等。
第四章：电动机的保护与控制1. 电动机的保护主要包括过载保护、短路保护和过热保护等。
这些保护装置可以保护电动机在工作过程中不受损坏。
2. 电动机的控制方式有手动控制、自动控制和远程控制等。
根据实际需要选择合适的控制方式。
第五章：电动机的应用1. 电动机广泛应用于各个领域，如工业生产、农业生产和家庭用电等。
它们在生产和生活中起着重要的作用。
电机学张俊芳第一篇习题课
磁路与电路的基本物理量的比较
磁路
电路
磁通Φ
电流i
磁压降Um
电压U
磁通势Fm
电动势E
磁通密度B=Φ/S
电流密度j=I/S
磁阻Rm
电阻R
磁导∧
电导G
磁路与电路的基本定律的比较
磁路
电路
磁路的欧姆定律Um=RmΦ
欧姆定律U=RI
磁路KCL：∑Φ=0 磁路KVL： ∑U=∑E
电路KCL:∑I=0 电路KVL: ∑HL=∑Fm
Tem 50%T2N T0 5.765 187.18 192.945Nm
n 3055.56 8.08T 3055.56 8.08192.945 1496.56Nm
3055.56 n 3055.56 1500
(3)Tem 8.08
8.08
192.52Nm
Ia
Tem
9.55Ce
U % U0 U N 100% 128.7 115 100% 12%
X3-3解:
Ia
IN
PN UN
6000 26.09A 230
EaN U N Ia Ra 2U
230 26.09 0.61 2 247.91V
Pem Ea Ia 247.91 26.09 6.47kW
Ce CeCt 2 0.036 9.55 0.0362
(2)TemN
3055.56 1450 8.08
198.71Nm
T2 N
9.55 PN nN
9.55 1750 1450
11.53Nm
T0 TemN T2N 198.7111.53 187.18Nm
50%T2N 11.53 0.5 5.765Nm
5.06
电机学考试题及答案
电机学考试题及答案
在电机学考试中，考生需要熟练掌握电机的相关知识以及各种题型
的解答方法。
下面将为大家提供一些常见的电机学考试题及答案，希
望能对大家备考有所帮助。
1. 请简要解释什么是电机的定子和转子？
答：电机的定子是电机中固定的部分，通常由导线绕组和铁芯构成；而电机的转子则是电机中旋转的部分，通常包括导体绕组和铁芯。
定
子和转子共同构成了电机的核心结构。
2. 什么是电机的工作原理？
答：电机的工作原理是利用磁场力线和电流之间的作用力来产生转矩，从而驱动电机旋转。
当电流通过电机的绕组时，会在绕组中产生
磁场，与电机中的永磁体或者感应磁场相互作用，产生转矩从而实现
电动机的运转。
3. 电机的效率和功率有何关联？
答：电机的效率是指电机输出功率与输入功率之比，表示电机能量
利用效率的高低；而电机的功率则是指电机能够输出的功率大小。
电
机的效率与功率之间具有直接关联，一般来说，电机的效率越高，功
率就越大。
4. 请解释直流电机和交流电机的区别？
答：直流电机是利用直流电源驱动的电机，其特点是结构简单、速度容易控制；而交流电机则是利用交流电源驱动的电机，具有启动扭矩大、维护方便等特点。
两者在结构和工作原理上存在明显的区别。
5. 什么是电机的启动方式？
答：电机的启动方式包括直接起动、降压起动、星角转子起动等多种方式。
启动方式的选择取决于电机的负载特性和起动过程的要求。
以上是电机学考试题及答案，希望对大家备考有所帮助。
祝愿大家在考试中取得好成绩！。
电机学课后答案
第1章 导论1.1 电机和变压器的磁路常采用什么材料制成？这些材料各有哪些主要特性？ 解：磁路：硅钢片。
特点：导磁率高。
电路：紫铜线。
特点：导电性能好，电阻损耗小. 电机：热轧硅钢片， 永磁材料 铁氧体 稀土钴 钕铁硼 变压器：冷轧硅钢片。
1.2 磁滞损耗和涡流损耗是什么原因引起的？它们的大小与哪些因素有关？解：磁滞损耗：铁磁材料在交变磁场作用下反复磁化，磁畴会不停转动，相互间产生摩擦，消耗能量，产生功率损耗。
与磁场交变频率f ，磁通密度B ，材料，体积，厚度有关。
涡流损耗：由电磁感应定律，硅钢片中有围绕磁通呈涡旋状的感应电动势和电流产生叫涡流，涡流在其流通路径上的等效电阻中产生的损耗叫涡流损耗。
与磁场交变频率f ，磁通密度，材料，体积，厚度有关。
1.3 变压器电动势、运动电动势产生的原因有什么不同？其大小与哪些因素有关？ 解：变压器电势：磁通随时间变化而在线圈中产生的感应电动势 4.44m EfN φ=。
运动电势：线圈与磁场间的相对运动而产生的e T 与磁密B ，运动速度v ，导体长度l ，匝数N 有关。
1.6自感系数的大小与哪些因素有关？有两个匝数相等的线圈，一个绕在闭合铁心上，一个绕在木质材料上，哪一个自感系数大？哪一个自感系数是常数？哪一个自感系数是变数，随什么原因变化？ 解：自感电势：由于电流本身随时间变化而在线圈内感应的电势叫自感电势。
d L e d t Lψ=-对空心线圈：L Li ψ= 所以die L L dt=-自感：2LL N N m m iiiLNi N φψ===∧=∧ Am l μ∧=所以，L 的大小与匝数平方、磁导率µ、磁路截面积A 、磁路平均长度l 有关。
闭合铁心µ>>µ0，所以闭合铁心的自感系数远大于木质材料。
因为µ0是常数，所以木质材料的自感系数是常数，铁心材料的自感系数是随磁通密度而变化。
1.7 在图1.30中，若一次绕组外加正弦电压u 1、绕组电阻R 1、电流i 1时，问 （1）绕组内为什么会感应出电动势？（2）标出磁通、一次绕组的自感电动势、二次绕组的互感电动势的正方向； （3）写出一次侧电压平衡方程式；（4）当电流i 1增加或减小时，分别标出两侧绕组的感应电动势的实际方向。
张俊芳 电机学思考题答案 南京理工大学
2-1直流电机的主磁路包括哪几部分？如何从电机的结构尺寸确定各段磁路的长度和截面积？五部分：磁轭、磁极、气隙、电枢齿槽、电枢铁心。
2-2何谓主磁通？何谓漏磁通？漏磁通大小与哪些因素有关？主磁通：通过气隙同时与主极和电枢绕组交链的磁通，参与机电能量转换。
漏磁通：只与励磁绕组交链而不与电枢绕组交链的磁通，不参与机电能量转换。
漏磁通与电流频率、磁极结构、励磁绕组匝数、漏磁路磁阻等有关。
2-3直流电机的空载磁场在空间是如何分布的？为什么要把它化为等效的矩形波？为什么说直流电机的空气隙磁场是恒定磁场？磁极下B均匀，磁极间几何中心线处B=0；直流电机空载时气隙磁通密度分布波形为一个空间位置不变的平顶波；空气隙磁场由直流励磁电流产生，不随时间变化，是恒定磁场。
2-8为什么直轴电枢反应会产生直轴去磁作用？直轴电枢反应会不会产生增磁作用？由于磁路饱和，后极尖磁通量增加的数量小于前极尖磁通量减少的数量，总体磁通量减少。
当电刷在发电机中顺着电枢旋转方向偏离，直轴电枢反应是去磁的，反之则是助磁的。
电动机相反。
2-12一台四极电机原为单波绕组，如改绕成单叠绕组，并保持元件数、导体数、每个元件匝数、每槽并列圈边数不变，问该电机的额定容量要不要改变？其他额定值要不要改变？单波2p=4,p=2,a=1 单叠2a=2p=4,a=p=2额定容量Pem=E·Ia E=C E∅n C E=pN/60a E减小到1/2 Ia=2a·ia增大到2倍额定容量不变3-1如果没有磁饱和现象，直流发电机是否能自励？试作图说明。
如果没有磁路饱和现象，并励直流发电机不能自励。
因为如果没有磁路饱和现象，则电机的空载特性是一条直线，它样，它与励磁回路的伏安特性（也是一条直线）会有两种情况出现：①完全重合，使电机的端电压处于不稳定状态，无法运行；②不重合，即没有交点，无法实现自励建压。
3-2直流发电机的电压平衡方程式、转矩平衡方程式以及功率平衡方程式各符合力学和电学哪些规律？KVL、力矩平衡、能量守恒3-3为什么直流发电机的电枢绕组元件中的电流是交流的，而电磁转矩的方向却是恒定的？电磁转矩方向总是与电枢转向相反。
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98.73%
第八章 习题解答
S8-1答： 1) 原副边的额定电压要相同(k相等)；
2) 副边电压对原边电压的相位移相同(属于同一 个联接组别)； ( 必要条件 ) 3）短路阻抗标幺值相等(各台变压器的阻抗电压 uk相等)。
4）各变压器输出电流同相位
* X 8 1解(1)令 Z k 最小的变压器的 1，则
( 4) m
p0 5000 0.6 pkN 14000
p0 2 pkN m 1 S N cos 2 p0 2 pkN 5000 0.6 2 14000 1 0.6 1000000 0.8 5000 0.6 2 14000 97.95%
' X k X 1' X 2 0.013 0.013 0.026 ' Zk ' ' R k2 X k2
0.0127 2 0.026 2 0.029
(3) I1N I2N Z1 N Z2N
* Rk
SN 100000 16.67 A U1N 6000 SN 100000 434.78 A U 2N 230 U1N 6000 359.92 I1 N 16.67 U 2N 230 0.53 I2N 434.78
0.024 0.8 0.05 0.6 1.08%
X 6 8解：) k (1
U1N 60000பைடு நூலகம் 9.5 U 2N 6300
在低压侧做空载试验测出的励磁阻抗实际值为
' ' Z m Z0
U 20 6300 329.84 I 20 19.1
' Rm
Rk 8.58 0.024 Z1 N 359.92 R 'k 0.0127 0.024 Z2N 0.53 Xk 17.69 0.05 Z1 N 359.92
R '* k
* Xk
X 'k 0.026 X' 0.05 Z2N 0.53
* k
结论：折算前后标幺值不变
' I1 I 2
1000
3 3 82.4 A ' (0.15 j 0.35) (6 j 3) Zk ZL 3I 2 Z L 3 206 0.96 2 0.482 383(V )
' I 2 kI2 2.5 82.4 206 A
( 2)U 2
2
1 Rk 25.19 2 1 ' X 1 X 2 X k 93.86 2 p0 2 pkN (3) N 1 S N cos 2 p0 2 pkN
' R1 R2
5000 12 14000 1 11000000 0.8 5000 12 14000 97.68%
由U 2 N 4.44 f N N 2 m，知U 2 N 和 m不变，且f N 也不变 所以N 2 也不变，N 2 50
U1N X 6 4解：)变比k (1 U 2N 3 2.5
3 ' Z L k 2 Z L 2.52 (0.96 j 0.48) 6 j 3 U1N
第五章 习题解答
S5-3答： 变压器的铁芯是变压器的磁路。铁芯 中的损耗包括磁滞损耗和涡流损耗。可以用 涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成来减小损耗， 叠片交接处不宜有太大的间隙。
S5-4答：热源主要来源于原副边绕组中的铜耗和 铁芯中的铁耗。变压器正常运行时温度会稳 定下来，为反映变压器的工作状态需要用温 升来表示。即实际温度与正常温度的差值。 温升与自生的运行电流，冷却装置和环境温 度有关。
第六章 习题解答
S6-3答： 励磁电抗Xm对应于主磁通，它是表征 铁芯磁化性能的一个物理量，主磁通所走的 磁路是闭合铁芯，其磁阻很小，而电抗与磁 阻成反比，所以Xm的值很大。此外铁芯磁导 率不是一个常数，它随磁通密度的增加而减 小，所以Xm也减小。我们希望磁导越高越好 也就是希望Xm越大越好。如果换成空气芯磁 导减小，且为定值，所以Xm也减小且为定值。
U1N X 6 9解：) k (1 SN 3U 1N 3 10000 1.52 U 2N 6600 3 3150000 183.14 A 3 10000 10000 31.53 3 183.14
I1 N Z1 N Zk Rk Xk R* k X* k
X 5 1解：) I1N (1 ( 2) I 2 N
SN 5000 500 A U1N 10
SN 5000 793.65 A U1N 6.3 SN 5000 82.48 A 3U 1 N 3 35 5000 274.93 A 3 10.5
X 5 2解：) I1 N (1 ( 2) I 2 N SN 3U 1N
联立以上二式求解，可得
1.001 0.93 ，
即S S Na 1.001 1650 1651kVA S S N 0.93 1000 930kVA
(2)令uk 最小的变压器的 1，则 uk 0.065 1 0.93 uk 0.07 S max S Na S N 11650 0.93 2000 3510kVA S max 3510 96.16% SL 3650
Zk
' 1
R k2 X k2
8.582 17.69 2 19.66
R1 4.32 ( 2) R 2 0.0064 2 k 26 X1 8. 9 ' X1 2 0.013 2 k 26 ' R k R1' R2 0.0064 0.0063 0.0127
X 6 5解： k Z
Uk 251.9 15.47 3I k 3 9. 4
Pk 1920 Rk 7.24 2 2 3I1k 3 9.4 Xk I1 N u ka u kr Zk
2
Rk 13.67
2
SN 100000 9.62 A 3U 1N 3 6000
* Z k
Z
* k
1 0.95 0.95
S max S Na S N 1 800 0.95 500 1275kVA
S max 1275 98%，先饱和 SL 1300
* Z k
* (2)令 Z k 最小的变压器的 1，则
U1N 3 I1 N
Uk 500 2.73 I1N 183.14 pkN 25000 0.75 2 2 I 1N 183.14 Zk
2
R k2
2.732 0.752 2.62
Rk 0.75 0.024 Z1 N 31.53 Xk 2.62 0.083 Z1 N 31.53
Z
* k
1 0.95 0.95
S max S Na S N 0.95 800 1 500 1260kVA
S max 1260 96.92%， 先饱和 SL 1300
X 8 2解：) S Na S N S L 3500kVA (1 即 1650 2000 3500 又： 1 1 1 1 ： : u k u k 0.065 0.07
0.024 0.8 0.05 0.6 4.92%
* * U 2 % （Rk cos 2 X k sin 2） 100%
0.024 1 0.05 0 2.4%
* * U 3 % （Rk cos 2 X k sin 2） 100%
* * ( 2) U % （Rk cos 2 X k sin 2） 100%
0.85 (0.024 0.8 0.083 0.6) 100% 2.6%
S N cos 2 0.85 3150000 0.8 S N cos 2 p0 2 pkN 0.85 3150000 0.8 10500 0.852 25000
p0 pkN 10500 0.65 25000
98.68% (3) m
max
S N cos 2 0.65 3150000 0.8 S N cos 2 p0 2 pkN 0.65 3150000 0.8 10500 0.652 25000
I1 N Zk Rk Xk
S N 1000000 16.67 A U1N 60000 U k 3240 194.36 I1N 16.67 p k 14000 50.38 2 2 I1N 16.67 Z k R k2 194.36 2 50.382 187.72
p0 5000 13.7 2 2 I0 19.1 Zm
' 2 ' R m2
X
' m
329.84 2 13.7 2 329.56
折合到高压侧的参数值为
' Rm 13.7 Rm 2 0.15 k 9.5 2 ' Xm 329.56 Xm 2 3.65 k 9.52 ' Zm 329.84 Zm 2 3.66 k 9.5 2
( 4)U k I1N Z k 16.67 19.66 327.73V U ka I1N Rk 16.67 8.58 143.01V U kr I1N X k 16.67 17.69 294.89V (5)额定负载时 1
* * U 1 % （Rk cos 2 X k sin 2） 100%