برای محفاظت از موتورهای الکتریکی در برابر اضافه بار، از رله های حرارتی یا به اصطلاح (بی متال) استفاده می گردد. مبنای کار این رله ها بر اساس اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز به کار شده است.
بر اثر گذر جریان از بی متال ،دو فلز گرم شده واندازه طول آنها افزایش پیدا می کند. از آن رو که ضریب انبساط طولی یکی از این فلزات بالاتر از دیگر فلزات به کار رفته است، دو فلز با هم به سوی فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم شده و در واقع مسیر گذر جریان کنتاکتها باز و مدار قطع می گردد.
نحوه کار بی متال به اینگونه است که در رله های حرارتی ، سه تیغه ایجاد شده که سیم دارای جریان چندین حلقه به گرد آن پیچیده می شود. در اثر گذر جریان اضا فه بار، هادی ها گرم ، حرارت به بی متال منتقل گشته و با عث خم شدن تیغه می گردد.
حرکت هر یک از بی متالها به اهرم فشار وارد کرده و با جا به جا شدن اهرم، یک میکرو سوئچ که دارای کنتاکت برای باز و بست می باشد وضعیت خود را تغییر داده و مدار فرمان را قطع می کند.
برای افزایش و بالابردن سرعت عملکرد بیمتال و برای ممانعت از جرقه و احتراق محل اتصال، از آهن‌ربا در بالا و پایین تیغه فلزی استفاده می گردد که توان مغناطیسی این آهن رباها به بسته شدن سریع اتصال کمک می‌کند.
رله های اضافه بار قابلیت تنظیم داشته و می توان آنها را به نحوی تنظیم نمود که جریان‌های بین ۱٫۰۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتورها را قطع کند. رله بیمتال سه‌فاز عموما دارای سه پل قدرت و دو کنتاکت فرمان می باشد (یک عدد کنتاکت باز برای اتصال به سیستم هشدار و یک عدد کنتاکت بسته برای جاگذاری در مسیر تغذیه کنتاکتور). کنتاکت عموما بسته بیمتال با شماره‌های ۹۵-۹۶ و کنتاکت عموما باز با شماره‌های ۹۷-۹۸ نشان داده می‌شود.
اجزای مختلف یک رله حرارتی شامل :
- تیغه‌های اتصال به کنتاکتور
- ترمینال‌های اتصال به کابل موتور
- ترمینال مشترک مدار فرمان
- پیچ تنظیم جریان
- ترمینال‌های باز و بسته مدار فرمان
- پیچ تغییر وضعیت
- دگمه برگشت وضعیت
