Rogowski-käämi on joustava, ilmasydäminen virtamuunnin, jota käytetään laajalti vaihtovirran, pulssivirran ja nopean transienttivirran mittaamiseen. Toisin kuin perinteiset ferromagneettisten ytimien ympärille rakennetut virtamuuntajat, se ei sisällä magneettista rautasydämeä, mikä eliminoi kyllästysvaikutukset ja mahdollistaa erittäin suurten virta-arvojen mittaamisen. Sen ainutlaatuinen rakenne ja toimintaperiaate tekevät siitä korvaamattoman tehoelektroniikassa, suurjännitetestauksessa ja teollisuuden tehovalvonnassa.
Fyysisesti a Rogowski-kela koostuu jatkuvasta hienon langan käämityksestä, joka on kiedottu tasaisesti ei-magneettisen putkimuodostimen ympärille. Käämi muodostaa suljetun silmukan, joka ympäröi tavoitevirtaa kuljettavaa johtimia. Yksi kriittinen suunnitteluyksityiskohta on paluujohto, joka kulkee takaisin putken keskustan läpi poistamaan ulkoisista magneettikentistä peräisin olevia sähkömagneettisia hajahäiriöitä. Kelan lähtö ei ole suora esitys mitatusta virrasta. Sen sijaan se tuottaa jännitteen, joka on verrannollinen suljetun johtimen läpi kulkevan virran muutosnopeuteen.
Toimintateoria noudattaa Faradayn sähkömagneettisen induktion lakia. Kun vaihtovirta kulkee keskusjohtimen läpi, se muodostaa ajassa muuttuvan magneettikentän, joka ympäröi johtimia. Tämä magneettivuo tunkeutuu Rogowski-käämin käämiin. Faradayn laki sanoo, että indusoitunut sähkömotorinen voima esiintyy kelan liittimien poikki, määriteltynä matemaattisesti (V = -M rac{di}{dt}). Tässä M tarkoittaa kelan keskinäistä induktanssia ja di/dt tarkoittaa mitatun virran aikaderivaatta. On selvää, että raakakelan jännite riippuu pikemminkin siitä, kuinka nopeasti virta muuttuu, eikä itse virran suuruudesta.
Koska lähtösignaali on primäärivirran johdannainen, ulkoinen signaalinkäsittelypiiri on välttämätön. Integraattoripiiri vastaanottaa kelajännitteen ja suorittaa matemaattisen integroinnin. Integroinnin jälkeen lähtöjännitteestä tulee suoraan verrannollinen alkuperäiseen mitattuun virtaan. Analogiset integraattorit ovat yleisiä reaaliaikaisissa mittauksissa, kun taas digitaalinen integrointi voidaan toteuttaa mikroprosessoreissa digitaalisissa hankintajärjestelmissä.
Ilmasydänrakenne tuo selkeitä etuja. Ilman ferromagneettista materiaalia magneettista kyllästymistä ei koskaan tapahdu, joten kela voi siepata valtavia aaltovirtoja ilman vääristymiä. Se tarjoaa myös erinomaisen lineaarisuuden ja laajan kaistanleveyden, joka kattaa matalataajuiset vuorottelevat signaalit erittäin nopeisiin salama- tai kytkentätransienteihin asti. Samaan aikaan joustavat kelaversiot voidaan kääriä kaapeleiden ympärille irroittamatta piirejä, mikä mahdollistaa kätevän asennuksen paikan päällä.
Rogowski-keloilla on kuitenkin rajoituksia. Ne eivät pysty mittaamaan tarkasti puhdasta tasavirtaa, koska tasainen tasavirta luo muuttumattoman magneettikentän, joka tuottaa nolla-indusoidun jännitteen. Lisäksi käämi pysyy herkkänä ulkoiselle sähkömagneettiselle melulle, jos valmistusstandardit ovat huonot. Mittaustarkkuuden ylläpitäminen edellyttää asianmukaista suojausta ja tarkkaa käämityssymmetriaa.
Yhteenvetona voidaan todeta, että Rogowski-käämi luottaa sähkömagneettiseen induktioon havaitakseen muuttuvan virran havaitsemalla vaihtelevan magneettivuon. Yhdessä integraattorin kanssa se muuntaa differentiaalijännitesignaalin käyttökelpoiseksi virtalukemaksi. Laajan kaistanleveyden, kyllästymisen esto-ominaisuuden ja joustavan kokoonpanonsa ansiosta se on edelleen suositeltu virran tunnistava ratkaisu nykyaikaisissa sähköjärjestelmissä.
