Rơ le quá tải nhiệt là một thiết bị cơ điện nhỏ có chức năng bảo vệ động cơ khỏi quá nhiệt. Các rơ le này giúp kiểm soát dòng điện đi đến động cơ để ngăn nó quá nóng. Nếu động cơ kéo quá nhiều điện trong thời gian dài, rơ le có thể lật và cắt nguồn điện cho động cơ để tránh hư hỏng.
Rơle quá tải nhiệt có ba cực lưỡng kim, hoặc dải, rơle được trang bị các phần tử ngắt lưỡng kim. Dòng điện cho động cơ chạy qua ba phần tử này. Các phần tử vấp và cực được làm nóng trực tiếp bởi dòng điện hoặc gián tiếp bởi dòng điện bằng cách đi qua cuộn dây đốt nóng cách điện tạo thành một phần của vỏ bảo vệ xung quanh cực hoặc dải. Khi có quá nhiều dòng điện đi qua cực, nó sẽ làm cho nó quá nóng. Khi cực nóng lên, nó bắt đầu bị uốn cong. Điều này làm cho các phần tử vấp chạm vào, giải phóng rơ le và làm cho các tiếp điểm chuyển đổi vị trí, ngắt nguồn cung cấp điện cho động cơ. Bởi vì chúng được thiết kế để giúp tránh quá nhiệt và gây hư hỏng cho động cơ, các chỉ số nhiệt độ do rơ le quá tải nhiệt đưa ra có thể nóng hơn thực tế của động cơ. Rơ le hoạt động để ngắt dòng điện dư trước khi nó đến động cơ, dẫn đến sự chênh lệch nhiệt độ.