如果電機在實際運行中超載，電機的轉速會降低，繞組中的電流會增加，從而提高電機的溫度。過載電流小，過載時間短，電機繞組溫升不超過允許值，允許這種過載；過載時間長或過載電流大，電機繞組溫升超過允許值，導致電機繞組絕緣老化，縮短電機使用壽命，甚至燒毀電機，因此必須對電機過載進行保護。
熱繼電器利用電流的熱效應原理實現過載保護。當電機不能承受過載時，過載電流流過熱
繼電器發熱元件，使熱繼電器產生保護動作，配合交流接觸器切斷電機電路。
熱繼電器的保護特性是電流-時間特性.電流越大，熱繼電器的工作時間越短，是一種逆時限特性。它應滿足下述要求：
1．當電動機正常工作時，熱繼電器不應發生動作。
2．電機過載時，熱繼電器的動作時間不宜過大，以免損壞電機繞組。但是，為了充分發揮電機的過載能力，保證電機運行的穩定性，它不能動作太快。
3．避免了交流感應電動機起動電流的誤動。
熱繼電器過載反時限動作特征
熱繼電器有多種形式，常用的是雙金屬片和熱敏電阻，目前使用最多的是雙金屬片，同時，該規格也具有斷相保護功能。
雙金屬片熱繼電器主要由主雙金屬片、熱元件、復位按鈕、動作機構、接觸系統、電路調節旋鈕、復位機構和溫度補償元件組成。電機正常運行時，熱元件產生的熱量可以使主雙金屬片彎曲，但彎曲產生的驅動力不足以使熱繼電器起接觸作用。當電機過載時，雙金屬片的彎曲位移增大，導板被推開以斷開正常的閉合觸點，交流接觸器通過控制電路被切斷，切斷電機的工作電源，從而保護電機。
