Если взять две пластины из одного и того же металла и нагреть их, то они будут удлиняться одинаково (фиг. 74, а). Если же взять пластины из разных металлов и нагреть их, то вследствие различного теплового расширения они будут удлиняться по-разному (фиг. 74, б). Две пластины из разных металлов, склепанные или сваренные, образуют одну биметаллическую пластину. Обычно биметаллическая пластина выполняется из инвара (сплав железа с никелем) и латуни. При нагреве пластина изгибается в сторону металла с меньшим тепловым расширением (фиг. 74, в).

На фиг. 75 схематически показано устройство теплового реле. Разберем подробнее его работу.

Включение электрического двигателя производится кнопкой «пуск». При нажатии кнопки «пуск» магнитная катушка 5 включает (соединяет) линейные контакты 6 в главной цепи двигателя и последний начинает работать.

Нагревательная спираль 1 теплового реле нагревается током двигателя. Биметаллическая пластина 2, расположенная рядом со спиралью, также нагревается, но тепловое реле подбирается таким образом, что при нормальном режиме количество тепла, выделяемое нагревательной спиралью, не в состоянии изогнуть биметаллическую пластину.

Как только наступает перегрузка двигателя, он начинает забирать из сети ток больше нормального, обмотка двигателя перегревается и может сгореть. Тогда и начинает работать тепловое реле. При длительных и опасных перегрузках двигателя количество тепла, выделяемое спиралью 1, увеличивается. Биметаллическая пластина 2, усиленно нагреваясь, будет изгибаться и, прогнувшись вверх, освободит рычажок 3, который ранее был защелкнут пластиной. Постоянно оттягиваемый пружиной 4 рычажок, повернувшись, разомкнет контакты 7 и тем самым разорвет цепь магнитной катушки 5, которая под действием пружины 8 разъединит главные линейные контакты 6 в цепи двигателя. Двигатель остановится. Таким образом, тепловое реле защищает двигатель от перегрузки.

Чтобы вновь включить двигатель, нужно сначала замкнуть контакты 7, поворачивая вручную рычажок 3 при помощи особой кнопки «возврат» 9. Однако рычажок 3 станет на место только после того, как биметаллическая пластина 2 остынет, вернется в свое первоначальное положение (через 0,5—3 мии. после выключения) и защелкнет рычажок. Только после этого замыкание кнопки «пуск» вызовет включение двигателя. Остановка двигателя по желанию осуществляется выключением кнопки «стоп».