热继电器的形式多样，常用的有双金属片式和热敏电阻式，目前使用最多的是双金属片式，同时有的规格还带有断相保护功能。
双金属片热继电器主要由主双金属片、热元件、复位按钮、动作机构、触点系统、电路调节旋钮、复位机构和温度补偿元件等构成。当电动机正常运行时，热元件产生的热虽然能使主双金属片弯曲，但是弯曲产生的推动力不足以使热继电器的触点动作。当电动机过载时，双金属片的弯曲位移加大，推动导板使常闭触点断开，通过控制电路使得交流接触器断电分闸从而切断电动机的工作电源，由此保护了电动机。
我们来看图1。
图1 继电器过载反时限动作特征
线1为三相笼型异步电动机容许的过载反时限动作特性；曲线2为热继电器的冷态过载反时限动作特性；曲线3为热继电器的热态过载反时限动作特性；曲线4为热继电器的断相保护特性曲线。
可以看出，使用热继电器对三相笼型异步电动机进行过载保护时，必须与交流接触器配合使用，热继电器的过载保护曲线2和3不能与电动机容许的过载反时限曲线1有交点。