变压器正常运行时，由于原副边之间要通过磁场来进行建立联系。励磁回路可以等效成一个励磁电阻Rm和励磁电抗Xm，其中Rm是反映铁耗的等效电阻，励磁电抗Xm为主磁通φ引起的电抗，反映变压器铁心的导磁性能。Zm=Rm jXm为变压器励磁回路的阻抗，Zm上流过的电流就是励磁电流。

励磁涌流是指变压器空载投入或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器的励磁电流可能会达到4~8倍额定电流。此时的励磁电流称为励磁涌流。

根据方程式E1=-j4.44fN1φm，当忽略电阻压降和漏感电势时，U1=-E1，故U1=j4.44fN1φm。如（图a）所示，电压总是超前其所匝链的磁通90度，合闸瞬间当电压为0时，铁心中产生一个-φm磁场，随着电压做正旋曲线变化，磁场同样做正旋曲线变化，根据式U1=j4.44fN1φm，磁场的大小决定于所加电压的大小及频率的大小。铁芯中原来只有剩磁大小的磁场，在t等于0的时候，突然出现-φm大小的磁场，由于铁芯中磁通不能突变，此时就会产生一个直流分量的磁场来抵消-φm大小的磁场。

在考虑剩磁φr的情况下，-φm的磁场和直流分量的磁场叠加后在t=0时刻近似等于0。虽然直流分量的磁场是逐步衰减的，但在前几个周期内衰减幅度很小，几乎不变。经过半个周期后，磁通达到最大值，为2φm φr，如（图b）所示。

如（图c）磁滞回线所示，正常时候加的电压产生的磁通在线性段，励磁电流很小，经过半个周期后，非周期分量和周期分量叠加产生2φm φr大小的磁通，此时铁芯将严重饱和，运行在曲线的非线性段，励磁电流急剧增大。此时的励磁电流可能会达到额定电流的6~8倍，而变压器正常运行的时候，励磁电流只有额定电流的8%左右。

如（图d）所示励磁涌流的波形。随着直流分量的逐步衰减，饱和程度逐步下降，励磁涌流逐步衰减到正常运行时候的励磁电流的大小。

变压器空载合闸时，负载侧是开路状态，根据变压器等效图，流经电源侧的电流等于励磁电流，I1=Im，负荷侧电流为零，I2=0。因此差动电流Id=I1 I2等于励磁涌流的大小，励磁涌流为6-8倍额定电流，因此差动电流也为6-8倍额定电流。所以保护可能会动作。

因此产生励磁涌流的时候保护不应该动作。根据励磁涌流时出现的特性，通常采用二次谐波制动励磁涌流。

发电机投产时要做5次冲击合闸试验，目的有三方面，一是因为变压器空载投切时会产生操作过电压，做冲击合闸试验是为了检验变压器及其附件的绝缘水平，二是合闸瞬间励磁涌流很大，变压器由于励磁涌流会产生很大的电动力，做冲击合闸试验为了考核变压器的机械性能可否满足要求，三是检验空载合闸时产生的励磁涌流是否会使变压器保护动作，从而验证二次谐波制动整定值是否合适。

如（图a）所示，当电压最大时合闸，此时磁通为0，铁芯中的磁场没有突变，因此不会产生非周期分量。故电压最大时合闸不存在磁场饱和的问题，不会产生励磁涌流。以上是以单相变压器进行分析。

三相变压器时，由于三相电压差120度，因而三相励磁涌流不会相同，任何时候下空载投入变压器，至少有两相中会出现不同程度的励磁涌流。