熱繼電器是用於電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載保護的保護電器。
電動機在實際運行中，如拖動生產機械進行工作過程中，若機械出現不正常的情況或電路異常使電動機遇到過載，則電動機轉速下降、繞組中的電流將增大，使電動機的繞組溫度升高。若過載電流不大且過載的時間較短，電動機繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但若過載時間長，過載電流大，電動機繞組的溫升就會超過允許值，使電動機繞組老化，縮短電動機的使用壽命，嚴重時甚至會使電動機繞組燒毀。所以，這種過載是電動機不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應原理，在出現電動機不能承受的過載時切斷電動機電路，為電動機提供過載保護的保護電器。
使用熱繼電器對電動機進行過載保護時，將熱元件與電動機的定子繞組串聯，將熱繼電器的常閉觸頭串聯在交流接觸器的電磁線圈的控制電路中，並調節整定電流調節旋鈕，使人字形撥杆與推桿相距一適當距離。當電動機正常工作時，通過熱元件的電流即為電動機的額定電流，熱元件發熱，雙金屬片受熱後彎曲，使推桿剛好與人字形撥杆接觸，而又不能推動人字形撥杆。常閉觸頭處於閉合狀態，交流接觸器保持吸合，電動機正常運行。
若電動機出現過載情況，繞組中電流增大，通過熱繼電器元件中的電流增大使雙金屬片溫度升得更高，彎曲程度加大，推動人字形撥杆，人字形撥杆推動常閉觸頭，使觸頭斷開而斷開交流接觸器線圈電路，使接觸器釋放、切斷電動機的電源，電動機停車而得到保護。
可見，熱繼電器通常是直接斷開接觸器的控制迴路來斷開主迴路的。
熱敏幹簧繼電器的工作原理和特性
熱敏幹簧繼電器是一種利用熱敏磁性材料檢測和控制溫度的新型熱敏開關。它由感溫磁環、恆磁環、幹簧管、導熱安裝片、塑料襯底及其他一些附件組成。熱敏幹簧繼電器不用線圈勵磁，而由恆磁環產生的磁力驅動開關動作。恆磁環能否向幹簧管提供磁力是由感溫磁環的溫控特性決定的。