當過載電流流過其電阻絲，那么雙金屬片會受熱膨脹。原因是其兩塊金屬片的膨脹系數不同，那么大膨脹系數金屬片就會彎向小膨脹系數金屬片，利用這種物理特性來切換熱繼電器的觸點，實現控制電路的斷開，讓交流接觸器線圈失電，斷開主電路停止電機運行，從而起到過載保護。

考慮到熱慣性的特點，由于熱繼電器不會受到電機短暫性過載電流或短路的影響而立即動作，diangon.com因此過載保護應用過程必須同時實施短路保護，雙重作用確保電機安全。這里提及一下，短路保護中熔斷器的選擇時，熔斷器額定電流不高于熱繼電器發熱元件額定電流的4倍。

熱繼電器的結構

1、感溫元件、2、觸點系統、3、動作機構

4、復位按鈕、5、電流調節機構

6、溫度補償元件

上述的感溫元件：雙金屬片、繞在雙金屬片上的電阻絲。雙金屬片是兩塊不同膨脹系數的金屬片，然后以機械碾壓方式制成一體。

復位按鈕：在沒有工作情況下，手動讓其動作是能夠自動復位的，是故障讓熱繼電器動作，這時自動復位失靈必須得手動。原因是它的雙金屬片受熱之后不能馬上冷卻，因此只有待它冷卻后再按復位按鈕使熱繼電器觸點復位。