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热继电器最常用的是双金属片式结构，双金属片是用两种不同线膨胀系数的金属片，通过机械辗压在一起制成。一端固定，另一端为自由端。当双金属片的温度升高时，由于两种金属的线膨胀系数不同，所以它将弯曲。当电机正常运行时，热元件产生的热量虽能使双金属片弯曲，但不足以使继电器运作；当电动机过载时，热元件产生的热量增大，使双金属片弯曲位移量增大。经过一段时间后，双金属片弯曲并推动导板，并通过补偿双金属片与推杆将触点分开，由于接触器线圈回路的动断触点，断开后使接触器失电，接触器的动合触点断开电动机等负载回路，保护了电动机等负载。
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