当过载电流流过其电阻丝，那么双金属片会受热膨胀。原因是其两块金属片的膨胀系数不同，那么大膨胀系数金属片就会弯向小膨胀系数金属片，利用这种物理特性来切换热继电器的触点，实现控制电路的断开，让交流接触器线圈失电，断开主电路停止电机运行，从而起到过载保护。
考虑到热惯性的特点，由于
热继电器不会受到电机短暂性过载电流或短路的影响而立即动作，因此过载维护应用过程必需同时实施短路维护，双重作用确保电机平安。这里提及一下，短路维护中熔断器的选择时，熔断器额定电流不高于
热继电器发热元件额定电流的4倍。
热继电器的结构
1、感温元件 2、触点系统 3、动作机构
4、复位按钮 5、电流调节机构 6、温度弥补元件
上述的感温元件：双金属片、绕在双金属片上的电阻丝。双金属片是两块不同膨胀系数的金属片，然后以机械碾压方式制成一体。
复位按钮：没有工作情况下，手动让其动作是能够自动复位的故障让热继电器动作，这时自动复位失灵必需得手动。原因是双金属片受热之后不能马上冷却，因此只有待它冷却后再按复位按钮使热继电器触点复位。
