Ein thermisches Überlastrelais ist ein elektrisches Schutzgerät, das eine Maschine, ein Gerät oder eine Anlage bei Beschädigung oder Überlastung von der Stromversorgung trennt. Dieser Schutz wird durch die Einbeziehung verschiedener Arten von wärmeempfindlichen Elementen erreicht, um die Stromversorgung unter Überlastbedingungen zu unterbrechen. Diese Thermoelemente reagieren auf den Strom, den das geschützte Bauteil während seines Betriebs zieht. Sollte die Komponente eine übermäßige Belastungserhöhung, physischen Verschleiß oder Beschädigung erfahren, erhöht sich die Stromaufnahme entsprechend. Dies führt zu einer thermischen Abschaltung und unterbricht die Hauptzuleitung zum geschützten Bauteil.
Der Stromfluss durch ein elektrisches Gerät ist der Teil der Stromversorgungsdynamik, der Wärme erzeugt. Eine Zunahme des Stromflusses bewirkt eine proportionale Zunahme der erzeugten Wärmemenge. Der Stromfluss durch ein Elektrogerät ist ein Produkt der Belastung, der das Gerät ausgesetzt ist. Auch hier führt eine Erhöhung der Last zu einer Erhöhung des Stroms und der erzeugten Wärme. Wenn diese Belastung auf einen Punkt ansteigt, der die Konstruktionsspezifikationen des Geräts überschreitet, wird es überhitzen und schließlich zerstört.
Thermische Überlastrelais sollen eine Beschädigung oder Zerstörung elektrischer Maschinen verhindern, indem sie auf steigende strominduzierte Temperaturen reagieren. Sollte die Temperatur über den Nennwert des Relais steigen, aktiviert und trennt es die Primärversorgung und verhindert Geräteschäden. Diese Deaktivierung erfolgt entweder über eine mechanische oder elektrische Verriegelung zwischen dem Relais und der Hauptstromversorgung. Die temperaturempfindliche Komponente eines thermischen Überlastrelais kann ein einfacher Bimetallstreifen oder ein komplexerer elektronischer Sensor oder Sonde sein.
Der Bimetallstreifen in einem thermischen Überlastrelais besteht aus zwei miteinander verschmolzenen unterschiedlichen Metallen. Aufgrund der unterschiedlichen Metalleigenschaften erhitzen sie sich unterschiedlich stark, wodurch sich das Band biegt. Diese Biegebewegung aktiviert dann eine Ausschaltvorrichtung. Das elektronische thermische Überlastrelais verwendet einen Sensor oder eine Sonde, um die aktuell erzeugte Temperatur abzulesen. Ein Mikroprozessor gibt dann abhängig von voreingestellten Parametern vor, wann der Stromkreis öffnet und die Hauptversorgung unterbricht.
Überlastschutzrelais werden entweder in die Steuerstromkreise großer Maschinen eingebaut oder als direktes Bindeglied in die Versorgung kleinerer Geräte. Steuerkreisrelais bestehen aus einem wärmeempfindlichen Element und einer Reihe von Kontaktpunkten. Durch die Kontaktstellen des Relais verläuft der Steuerstromkreis der geschützten Maschine. Wenn die Maschine Überlaststromwerte erreicht, schaltet der Wärmesensor des Relais das thermische Überlastrelais ab, das wiederum die Hauptversorgung der Maschine unterbricht. Kleinere Geräte haben in der Regel ihre Stromversorgung direkt durch das wärmeempfindliche Element, das sich bei Überlastung verbiegt und die Maschine abschaltet.