热量是影响电机性能和寿命的主要因素，电机发热的主要来源之一是通过电机绕组的电流。由于发热是电机运行不可避免的条件，因此保护电机免于过热或热过载非常重要。但在某些情况下尤其是交流感应电机电机发热可以通过热过载继电器间接测量，热过载继电器通过监测输送到电机的电流量来确定电机温度。
热过载继电器与电机串联，因此流向电机的电流也流经过载继电器。当电流在一定时间内达到或超过预定限制时，继电器会启动一种机制，打开一个或多个触点以中断流向电机的电流。热过载继电器按其跳闸等级进行评级，该等级定义了在继电器响应或跳闸之前可能发生过载的时间量。常见的行程等级为5、10、20和30秒。考虑时间和电流对于交流感应电机很重要，因为它们在启动期间消耗的电流明显超过其全额定电流（通常为600%或更多）。因此，如果继电器在超过过载电流时立即跳闸，电机将难以启动。
有三种类型的热过载继电器双金属、共晶和电子。
1、双金属热过载继电器：（有时称为加热元件）由两种具有不同热膨胀系数的金属制成，它们被固定或粘合在一起。缠绕或放置在双金属条附近的绕组承载电流。
当流过继电器（并因此通过电机）的电流加热双金属片时，两种金属以不同的速率膨胀，导致金属片向热膨胀系数较低的一侧弯曲。当条带弯曲时，它会启动一个常闭(NC)接触器，使其打开并停止流向电机的电流。一旦双金属继电器冷却并且金属条恢复到正常状态，电路就会自动复位，电机可以重新启动。
2、共晶热过载继电器：使用共晶合金（在规定温度下熔化和凝固的金属组合），封装在管中并连接到加热器绕组。电机的电源电流流过加热器绕组并加热合金。当合金达到足够的温度时，它会迅速转变为液体。作为固体，合金将机械装置（例如弹簧或棘轮）固定到位。但是当合金熔化时，机械装置释放，打开过载触点。与双金属设计一样，共晶热过载继电器在合金充分冷却并恢复到其原始固态之前无法复位。
3、电子热过载继电器：以电子方式测量电流，而不是依靠加热器机制，因此对环境温度的变化不敏感。它们也不太容易出现滋扰或错误的绊倒情况。电子过载继电器可以提供诸如热容量利用率(%TCU)百分比、满载电流百分比(%FLA)、跳闸时间、电流RMS和接地故障电流等数据这些信息可以帮助操作员进行诊断并预测继电器何时有跳闸风险。电子设计还可以保护电机免于缺相（也称为缺相），当一相电流等于零安培时，通常是由于短路或保险丝熔断而导致缺相。这会导致电机在其余两相上消耗过多电流，并导致电机显着发热。
热过载继电器通常是电机启动器的一部分，其中包括过载继电器和触点。需要注意的是，热过载继电器仅设计用于防止电机过热，并且在发生短路时不会跳闸，因此需要额外的保险丝或断路器来保护电路。
