Termični preobremenitveni rele je električna zaščitna naprava, ki je zasnovana tako, da izklopi stroj, napravo ali inštalacijo iz napajanja, če pride do poškodbe ali preobremenitve. Ta zaščita je dosežena z vključitvijo različnih vrst toplotno občutljivih elementov za prekinitev napajanja v pogojih preobremenitve. Ti toplotni elementi reagirajo na tok, ki ga zaščitena komponenta črpa med svojim delovanjem. Če se komponenta pretirano poveča obremenitev, fizična obraba ali poškodba, se bo količina porabljenega toka ustrezno povečala. To bo povzročilo toplotni izklop in odklop glavnega dovoda zaščitene komponente.
Pretok toka skozi električno napravo je del dinamike električne oskrbe, ki proizvaja toploto. Povečanje toka povzroči sorazmerno povečanje količine proizvedene toplote. Tokovni tok skozi električno napravo je produkt obremenitve, ki ji je naprava izpostavljena. Spet se pri povečanju obremenitve poveča tok in ustvarjena toplota. Če se ta obremenitev poveča do točke, ki presega konstrukcijske specifikacije naprave, se bo ta pregrela in sčasoma uničila.
Toplotni preobremenitveni releji so zasnovani tako, da preprečijo poškodbe ali uničenje električnih strojev z odzivom na zvišanje trenutnih temperatur. Če se temperatura dvigne nad nazivno vrednost releja, bo ta aktiviral in odklopil primarno napajanje ter preprečil poškodbe opreme. Ta deaktivacija se doseže z mehansko ali električno zaporo med relejem in glavnim napajalnikom. Temperaturno občutljiva komponenta toplotnega preobremenitvenega releja je lahko preprost bimetalni trak ali bolj izpopolnjen elektronski senzor ali sonda.
Bimetalni trak v termičnem preobremenitvenem releju je sestavljen iz dveh različnih kovin, ki sta zliti skupaj. Različne lastnosti kovin pomenijo, da se segrejejo z različnimi hitrostmi, kar povzroči upogibanje traku. To upogibno gibanje nato aktivira napravo za izrez. Elektronski termični preobremenitveni rele uporablja senzor ali sondo za branje trenutno ustvarjene temperature. Mikroprocesor nato narekuje, kdaj se bo vezje odprlo in prekinilo glavno napajanje, odvisno od prednastavljenih parametrov.
Releji za zaščito pred preobremenitvijo so nameščeni v krmilnih tokokrogih velikih strojev ali kot neposredna povezava pri oskrbi manjših naprav. Releji krmilnega tokokroga so sestavljeni iz toplotno občutljivega elementa in niza kontaktnih točk. Krmilni krog zaščitenega stroja poteka skozi kontaktne točke releja. Če stroj doseže nivoje preobremenitvenega toka, toplotni senzor releja izklopi termični preobremenitveni rele, ki posledično prekine glavno napajanje stroja. Manjši aparati imajo običajno napajalnik neposredno skozi toplotno občutljiv element, ki se pri preobremenitvi upogne in izklopi stroj.