Le norme CEI definiscono il relè come "l'apparecchio destinato a provocare cambiamenti di stato nei suoi circuiti elettrici di uscita quando si verificano particolari condizioni nei suoi circuiti di entrata". Esistono relè elettromeccanici nei quali la funzione è svolta dallo spostamento relativo di elementi meccanici per l'azione delle correnti nei circuiti di ingresso, e relè statici dove la funzione è svolta senza ricorrere a componenti mobili, anche se possono avere elementi mobili per stabilire contatti. I relè digitali sono in pratica dei microcalcolatori nei quali è implementato un programma che realizza la funzione desiderata in base alle leggi dell'elettrotecnica. Questi ultimi data la loro versatilità, precisione e sofisticazioni realizzabili, stanno progressivamente sostituendo ogni altro tipo di relè.

I relè di protezione sono in pratica degli strumenti di misura e differiscono da questi per l'uscita. Quando la grandezza misurata assume il valore di taratura forniscono in uscita un segnale logico od un contatto, utilizzati per ottenere ciò che si desidera avvenga in quelle condizioni.

I relè possono essere a tempo indipendente, quando il loro intervento avviene con un ritardo costante, prestabilito ed indipendente dall'effettivo valore della grandezza controllata; oppure a tempo dipendente quando agiscono dopo un tempo che è funzione della grandezza controllata. La caratteristica di intervento è un grafico che in ascissa riporta il valore della grandezza controllata ed in ordinate il tempo di intervento.

Si definisce rapporto di ricaduta o di ripristino il rapporto tra il valore della grandezza che riporta il relè nello stato di riposo, cioè quello preesistente all'intervento, ed il valore della grandezza che ne ha determinato l'intervento. Un relè è tanto migliore quanto più tale rapporto si avvicina ad uno. I relè statici e numerici realizzano molto bene questa esigenza, mentre, ad esempio, i relè elettromagnetici vi si discostano sensibilmente, in quanto la corrente necessaria ad imprimere all'elemento mobile la forza di attrazione magnetica che vince quella della molla di richiamo a riposo in presenza di un traferro, è molto maggiore di quella necessaria a superare la stessa forza quando il traferro si è annullato per effetto dell'attrazione.

Si definisce potere limite di chiusura di un relè il valore più elevato di corrente (quello efficace in c.a.) che un contatto è in grado di stabilire per un numero limitato di volte. Potere limite di apertura è invece il più elevato valore di corrente che il contatto è in grado di interrompere per un numero limitato di volte.

Esiste una equazione generale detta di equilibrio, che permette di stabilire le condizioni di intervento ed in generale le caratteristiche del relè. Essa corrisponde ad un equilibrio tra forze o coppie effettivamente agenti sugli elementi mobili o, più in generale,  ad una equazione che vincola le grandezze elettriche in gioco: tensione e corrente. Essa ha l'aspetto seguente

Ogni termine rappresenta il modo in cui la coppia o la forza, o la funzione nel caso dei relè numerici, influisce sull'azione finale. I vari K sono coefficienti stabiliti i fase costruttiva; il + ed il meno indicano se l'azione è motrice o resistente.; f(q,t ) è il modo in cui si esplica la dipendenza dall'angolo di sfasamento tra tensione e corrente e dall'angolo caratteristico del relè.

Bibliografia

Giuseppe Pratesi - Le protezioni dei sistemi elettrici di potenza - Ed. CEI