热继电器的工作原理是电流入热元件的电流产生热量，使有不同线胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构相对比较简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
额定电压：热继电器能战场工作的最高的电压值，一般为交流220V，380V，600V。
整定电流范围：整定电流的范围由本身的特性来决定。它描述的是在一定的电流条件下热继电器的动作时间和电流的平方成反比。
它由发热元件、双金属片、触点及一套传动和调整机构组成。发热元件是一段阻值不大的电阻丝，串接在被保护电动机的主电路中。双金属片由两种不同热线胀系数的金属片辗压而成。图中所示的双金属片，下层一片的热膨胀系数大，上层的小。当电动机过载时，通过发热元件的电流大于整定电流，双金属片受热向上弯曲脱离扣板，使常闭触点断开。由于常闭触点是接在电动机的控制电路中的，它的断开会使得与其相接的接触器线圈断电，从而接触器主触点断开，电动机的主电路断电，实现了过载保护。
1、原则上应使热继电器的安秒特性尽可能接近甚至重合电动机的过载特性，或者在电动机的过载特性之下，同时在电动机短时过载和启动的瞬间，热继电器应不受影响（不动作）。
2、当热继电器用于保护长期工作制或间断长期工作制的电动机时，一般按电动机的额定电流来选用。例如，热继电器的整定值可等于0.95~1.05倍的电动机的额定电流，或者取热继电器整定电流的中值等于电动机的额定电流，接着进行调整。
3、当热继电器用于保护反复短时工作制的电动机时，热继电器仅有一些范围的适应性。如果短时间内操作次数很多，就要选用带速饱和电流互感器的热继电器。
4、对于正反转和通断频繁的特殊工作制电动机，不宜采用热继电器作为过载保护设施，而应使用埋入电动机绕组的温度继电器或热敏电阻来保护。
热继器安装的方向、使用环境和所用连接线都会影响动作性能，安装时应引起注意。
热继电器的安装方向非常容易被人忽视。热继电器是电流通过发热元件发热，推动双金属片动作。热量的传递有对流、辐射和传导三种方式。其中对流具有方向性，热量自下向上传输。在安放时，如果发热元件在双金属片的下方，双金属片就热得快，动作时间短；如果发热元件在双金属片的旁边，双金属片热得较慢，热继电器的动作时间长。当热继电器与其它电器装在一起时，应装在电器下方且远离其它电器50mm以上，以免受其它电器发热的影响。热继电器的安装方向应按产品说明书的规定进行，以确保热继电器在使用时的动作性能相一致。
主要指环境和温度，它对热继电器动作的快慢影响较大。热继电器周围介质的温度，应和电动机周围介质的温度相同，否则会破坏已调整好的配合情况。例如，当电动机安装在高温处、而热继电器安装在温度较低处时，热继电器的动作将会滞后（或动作电流大）；反之，其动作将会提前（或动作电流小）。
对没有温度补偿的热继电器，应在热继电器和电动机两者环境和温度差异不大的地方使用。对有温度补偿的热继电器，可用于热继电器与电动机两者环境和温度有一定差别的地方，但应尽可能减少因环境和温度变化带来的影响。
热继电器的连接线除导电外，还起导热作用。如果连接线太细，则连接线产生的热量会传到双金属片，加上发热元件沿导线向外散热少，从而缩短了热继电器的脱扣动作时间；反之，如果采用的连接线过粗，则会延长热继电器的脱扣动作时间。所以连接导线截面不可太细或太粗，应尽量采用说明书规定的或相近的截面积。
投入使用前，必须对热继电器的整定电流做调整，以保证热继电器的整定电流与被保护电动机的额定电流匹配。例如，对于一台10kW、380V的电动机，额定电流19.9A，可使用JR20-25型热继电器，发热元件整定电流为17～21～25A，先按正常的情况整定在21A，若发现经常提前动作，而电动机温升不高，可将整定电流改至25A继续观察；若在21A时，电动机温升高，而热继电器滞后动作，则可改在17A观察，以得到最佳的配合。
热继电器的构成主要可分为两个部分热元件和输出的辅助触点。
热元件，通常由热胀系数不同的金属材料组成。双金属材料的热元件若受热，因线胀系数不同，就会发生弯曲。工作时把热元件串联在电路的主回路中（例如电机启动器中电机的供电回路中）。图片中靠左边，上下两排各有3个接线端子，每个热元件分别接在一上一下两个端子间，共有3个热元件，分别串联在电机的3条电源输入线上。
辅助触点，通常是一常开（NO）、一常闭（NC）触点。用于电机启动器的控制回路中。
当电机过载时，输入电机的电流会超过电机的额定电流，热继电器中的热元件会因流经的电流过大而发热。引起弯曲。通过内部的机械结构带动输出触点发生切换。达到输出“过载”信号的目的。
辅助触点的“NC”触头组可串联在控制电路的供电线路中（同“停止”按钮串联），一旦电机过载，辅助触点的“NC”触头就会切断控制回路的电源，使电机停止运转。
辅助触点的“NO”触头组可接报警设备（例如报警指示灯），一旦电机因过载而停止运转时，给出电机停止的原因“过载”。