在电机实际运行中，如拖动生产机械工作时，如果机械异常或电路异常，电机遇到过载，电机转速会降低，绕组中的电流会增加，电机绕组温度会升高。如果过载电流小，过载时间短，电机绕组不超过允许温升，则允许这种过载。但如果过载时间长，过载电流大，电机绕组的温升就会超过允许值，使电机绕组老化，缩短电机的使用寿命，严重时甚至会烧坏电机绕组。所以这种过载是电机无法承受的。热
继电器是利用电流的热效应原理，在电机出现不能承受的过载时，切断电机电路，为电机提供过载保护的保护电器。
当热继电器用于电机过载保护时，热元件与电机的定子绕组串联，热继电器的常闭触点与交流接触器的电磁线圈的控制电路串联，调节整定电流调节旋钮使人字变速杆与推杆有合适的距离。电机正常工作时，流过发热元件的电流为电机的额定电流。当发热元件发热时，双金属受热后弯曲，使推杆刚好接触人字换挡杆，而不能推动人字换挡杆。常闭触点处于闭合状态，交流接触器保持吸力，电机正常运行。
如果电机过载，绕组中的电流会增加，通过热继电器元件中电流的增加，双金属的温度会升高，弯曲程度增加，推动人字变速杆，推动常闭触点，断开交流接触器的线圈电路，使接触器释放，切断电机电源，电机停止时得到保护。
热继电器其他部分的作用如下:人字换挡杆的左臂也是双金属材质。当环境温度变化时，主电路中的双金属会发生一定程度的变形和弯曲，然后人字变速杆的左臂也会发生同方向的变形和弯曲，从而保持人字变速杆与推杆之间的距离基本不变，保证热继电器动作的准确性。这个动作叫做温度补偿。
螺钉8是一个常闭触点复位调整螺钉。当螺钉位置在左侧时，常闭触点在电机过载后断开，热继电器的双金属在电机停止后冷却复位。常闭动触头在弹簧的作用下会自动复位。此时，热继电器处于自动复位状态。当螺钉逆时针向右旋转到一定位置时，如果这时电机过载，热继电器的常闭触点就会断开。其移动触点将位于右侧新的平衡位置。电机停机后，动触头不能复位。在可动触点复位之前，必须按下复位按钮。此时，热继电器被手动复位。如果电机过载故障，为了避免轻易再次启动电机，热继电器应手动复位。要将热继电器从手动复位模式调整到自动复位模式，只需将复位调整螺钉顺时针拧到适当的位置。
