Relai kelebihan beban termal adalah perangkat perlindungan listrik yang dirancang untuk memutuskan sambungan mesin, peralatan, atau instalasi dari catu dayanya jika terjadi kerusakan atau kelebihan beban. Perlindungan ini dicapai dengan dimasukkannya berbagai jenis elemen peka panas untuk memotong catu daya dalam kondisi kelebihan beban. Elemen termal ini bereaksi terhadap arus yang ditarik oleh komponen yang dilindungi selama operasinya. Jika komponen mengalami peningkatan beban, keausan fisik, atau kerusakan yang berlebihan, jumlah arus yang ditarik akan meningkat secara bersamaan. Ini akan menyebabkan pemutusan termal dan memutuskan umpan utama ke komponen yang dilindungi.
Aliran arus melalui perangkat listrik adalah bagian dari dinamis pasokan listrik yang menghasilkan panas. Peningkatan aliran arus menyebabkan peningkatan proporsional dalam jumlah panas yang dihasilkan. Aliran arus yang melalui peranti listrik adalah produk dari beban yang dialami peranti tersebut. Sekali lagi, peningkatan beban melihat peningkatan arus dan panas yang dihasilkan. Jika beban ini meningkat ke titik yang melebihi spesifikasi desain peranti, maka beban tersebut akan menjadi terlalu panas dan akhirnya rusak.
Relai beban lebih termal dirancang untuk mencegah kerusakan atau kehancuran mesin listrik dengan bereaksi terhadap peningkatan suhu yang diinduksi arus. Jika suhu naik di atas nilai relai, relai akan mengaktifkan dan memutuskan suplai utama dan mencegah kerusakan peralatan. Penonaktifan ini dicapai melalui interlock mekanis atau elektrik antara relai dan catu daya utama. Komponen sensitif suhu dari relai kelebihan beban termal dapat berupa strip bi-logam sederhana atau sensor atau probe elektronik yang lebih canggih.
Strip Bi-logam dalam relai kelebihan beban termal terdiri dari dua logam berbeda yang disatukan. Karakteristik logam yang berbeda berarti mereka panas pada tingkat yang berbeda menyebabkan strip menekuk. Gerakan membungkuk ini kemudian mengaktifkan perangkat pemutus. Relai kelebihan beban termal elektronik menggunakan sensor atau probe untuk membaca suhu yang dihasilkan saat ini. Sebuah mikroprosesor kemudian menentukan kapan sirkuit akan terbuka dan memotong suplai utama tergantung pada parameter yang telah ditetapkan.
Relai proteksi beban lebih dipasang di sirkuit kontrol mesin besar atau sebagai penghubung langsung dalam suplai peralatan yang lebih kecil. Relai rangkaian kontrol terdiri dari elemen peka panas dan satu set titik kontak. Sirkuit kontrol untuk mesin yang dilindungi melewati titik kontak relai. Jika mesin mencapai tingkat arus kelebihan beban, sensor panas relai mematikan relai kelebihan beban termal yang, pada gilirannya, memutus suplai utama ke mesin. Peranti yang lebih kecil umumnya memiliki catu daya yang langsung melewati elemen peka panas yang menekuk di bawah kondisi kelebihan beban dan mematikan mesin.