熱繼電器的主要作用是保護電動機或其它電氣設備、電氣線路的過載的保護電器。 　　
電動機在運行過程中，例如在拖動生產機械進行工作的過程中，如果機械出現不正常的情況，或電路異常使電動機遇到過載的情況下，那么電動機轉速下降、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，并調節整定電流調節旋鈕，使人字形撥桿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，雙金屬片受熱后彎曲，使推桿剛好與人字形撥桿接觸，而又不能推動人字形撥桿。常閉觸頭處于閉合狀態，交流接觸器保持吸合，電動機正常運行。
 如果電動機出現了過載的情況，在繞組中電流就會增大，這樣就會導致熱繼電器元件中的電流增大，從而使雙金屬片的溫度升高，進而彎曲程度會加大，再推動人字形的撥桿，人字形的撥桿推動常閉觸頭使其斷開，從而能斷開交流接觸器線圈電路，使得接觸器釋放、切斷電動機的電源，電動機停車而得到保護。 　　
熱繼電器的其它的效果如下：人字形撥桿的左臂也用雙金屬片制成，當環境溫度發作變化時，主電路中的雙金屬片會發作必定的變形曲折，這時人字形撥桿的左臂也會發作同方向的變形曲折，從而使人字形撥桿與推桿之間的間隔根本堅持不變，確保熱繼電器舉措的準確性。這種效果稱溫度抵償效果。
螺釘8是常閉觸頭復位方法調理螺釘。當螺釘方位靠左時，電動機過載后，常閉觸頭斷開，電動機泊車后，熱繼電器雙金屬片冷卻復位。常閉觸頭的動觸頭在繃簧的效果下會主動復位。此刻熱繼電器為主動復位狀況。將螺釘逆時針旋轉向右調到必定方位時，若這時電動機過載，熱繼電器的常閉觸頭斷開。其動觸頭將擺到右側一新的平衡方位。電動機斷電泊車后，動觸頭不能復位。有必要按動復位按鈕后動觸頭方能復位。此刻熱繼電器為手動復位狀況。若電動機過載是毛病性的，為了防止再次輕易地起動電動機，熱繼電器宜選用手動復位方法。若要將熱繼電器由手動復位方法調至主動復位方法，只需將復位調理螺釘順時針旋進至恰當方位即可。