براي حفاظت از موتورهاي الكتريكي در مقابل اضافه بار از رله هاي حرارتي استفاده مي شود.اساس كار اين رله ها بر پايه اختلاف ضريب انبساط طولي دو فلز به كار رفته است.در ساختمان داخلي آنها از دو فلز آهن و برنج كه بر روي هم پرس شده و به صورت به صورت يكپارچه ديده مي شوند استفاده شده است.

در رله های حرارتی ، سه تیغه تعبیه شده که سیم حا مل جریان چند حلقه به دور آن پیچیده می شود. در اثر عبور جریان اضا فه بار، هادی ها گرم ، حرارات به بیمتال منتقل می شود و با عث خم شدن تیغه می شود. حرکت هر یک از بیمتالها به اهرمی فشار می آورد و با جا به جا شدن اهرم ، یک میکرو سوئچ که دارای کنتاکت تبدیل باز و بسته است تغییر وضعیت می دهد و مدار فرمان را قطع می کند. این رله ها تنظیم پذیر هستند.

در نمونه ی سه فاز رله بیمتال یا اور لود از سه پل قدرت برای عبور جریان اصلی مصرف کننده تشکیل شده و دو کنتاکت فرمان دارد. یکی کنتاکت بسته جهت قطع مدار تغذیه ی کنتاکتور و دیگری کنتاکت باز که پس از عمل بیمتال بسته می شود و برای اطلاع دادن از خطای حاصل در مدار است.

بعضی از این رله ها دارای کلیدی هستند که برای دو حالت دستی و اتوماتیک طراحی شده اند، بدین مفهوم که در حالت دستی پس از قطع بیمتال باید دگمه ی RESET را فشار داد تا رله به حالت اول بازگردد. در حالت اتوماتیک رله پس از مدت زمان معینی به حالت اول باز می گردد.