双金属片式热过载继电器由3 个双金属片组成，每个金属片上绕制电流线圈，整个装置安装在胶木外壳上。 这种继电器应用最为广泛，因其结构简单，成本低廉。
双金属片由两条不同的金属片构成，这两条金属片具有不同的热膨胀系数，流过线圈的电流使双金属片变热。双金属片的上端被牢牢固定，而下端可以自由移动，当双金属片的温度随着流过线圈的电流增加而升高时，由于金属的膨胀系数不同，导致双金属片向右侧弯曲，随之继电器脱扣机构动作，继电器触点断开。流过继电器线圈的电流越大，继电器的动作越快(电流越大，温度上升越快，导致双金属片快速弯曲，进而继电器动作越快)，故继电器具有反时特性。
热继电器的断相保护功能是由内、外推杆组成的差动放大机构提供的。当电动机正常工作时，通过热继电器热元件的电流正常，内外两推杆均向前移至适当位置。当出现电源一相断线而造成缺相时，该相电流为零，该相的双金属片冷却复位，使内推杆向右移动，另两相的双金属片因电流增大而弯曲程度增大，使外推杆更向左移动，由于差动放大作用，在出现断相故障后很短的时间内就推动常闭触头使其断开，使交流接触器释放，电动机断电停车而得到保护。
继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。
继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。
