Termalni relej za preopterećenje je električni zaštitni uređaj dizajniran za odspajanje stroja, uređaja ili instalacije iz njegovog napajanja u slučaju oštećenja ili preopterećenja. Ova zaštita se postiže uključivanjem različitih tipova elemenata osjetljivih na toplinu za prekid napajanja u uvjetima preopterećenja. Ovi toplinski elementi reagiraju na struju koju zaštićena komponenta crpi tijekom svog rada. Ako komponenta doživi prekomjerno povećanje opterećenja, fizičko trošenje ili oštećenje, količina povučene struje će se odgovarajuće povećati. To će uzrokovati toplinski prekid i odspojiti glavni dovod sa zaštićene komponente.
Protok struje kroz električni uređaj dio je dinamike električnog napajanja koji stvara toplinu. Povećanje protoka struje uzrokuje proporcionalno povećanje količine proizvedene topline. Protok struje kroz električni uređaj umnožak je opterećenja kojem je uređaj izložen. Opet, povećanjem opterećenja dolazi do povećanja struje i generirane topline. Ako se ovo opterećenje poveća do točke koja premašuje projektne specifikacije uređaja, on će se pregrijati i na kraju biti uništen.
Toplinski releji za preopterećenje dizajnirani su da spriječe oštećenje ili uništenje električnih strojeva reagirajući na povećanje temperature izazvane strujom. Ako temperatura poraste iznad nazivne vrijednosti releja, on će aktivirati i isključiti primarno napajanje i spriječiti oštećenje opreme. Ovo deaktiviranje se postiže bilo mehaničkim ili električnim blokadom između releja i glavnog napajanja. Temperaturno osjetljiva komponenta toplinskog releja za preopterećenje može biti jednostavna bimetalna traka ili sofisticiraniji elektronički senzor ili sonda.
Bimetalna traka u termičkom releju za preopterećenje sastoji se od dva različita metala spojena zajedno. Različite karakteristike metala znače da se zagrijavaju različitim brzinama uzrokujući savijanje trake. Ovaj pokret savijanja tada aktivira uređaj za izrezivanje. Elektronički toplinski relej za preopterećenje koristi senzor ili sondu za očitavanje trenutno generirane temperature. Mikroprocesor tada diktira kada će se krug otvoriti i prekinuti glavno napajanje ovisno o unaprijed postavljenim parametrima.
Releji za zaštitu od preopterećenja ugrađuju se ili u upravljačke krugove velikih strojeva ili kao izravna veza u opskrbi manjih uređaja. Releji upravljačkog kruga sastoje se od elementa osjetljivog na toplinu i skupa kontaktnih točaka. Upravljački krug za zaštićeni stroj prolazi kroz kontaktne točke releja. Ako stroj dosegne razine struje preopterećenja, toplinski osjetnik releja isključuje termalni relej preopterećenja koji, zauzvrat, prekida glavno napajanje stroja. Manji uređaji uglavnom imaju napajanje strujom izravno kroz element osjetljiv na toplinu koji se savija u uvjetima preopterećenja i isključuje stroj.