①双金属片式：利用热双金属片（具有不同膨胀系数的两种金属牢固轧焊在一起）受热弯曲去推动一个触头执行机构而动作；②易熔合金式：利用过载电流的发热，达到某温度时，使易熔合金熔化而动作；③利用材料磁导率或电阻值随温度变化而变化的特性原理制成的热继电器。这三种热继电器中双金属片热继电器，由于结构简单体积小成本低，同时选择适当的热元件可以得到良好的反时限特性。因此，它获得广泛的应用，下面介绍这种热继电器。
热继电器基本结构由热元件、触头系统、动作机构、复位按钮、整定电流装置和温度补偿元件等部分组成。如图所示是JR15系列热继电器结构原理图。
图1 热继电器的结构与工作原理：
1-主双金属片；2-电阻丝；3-导板；4--补偿双金属片；5-螺钉；
6-推杆；7-静触头；8-动触头；9-复位按钮；10-调节凸轮；11-弹簧
热元件共有两块，是热继电器的主要部分，它是由双金属片1、2及围绕的双金属片外面的电阻丝组成。双金属片是由两种热膨胀系数不同的金属片焊合而成。使用时将电阻丝直接串接在异步电动机的两相电路上。常闭触头8与9接于电动机控制电路的接触器线圈支路上。当电动机绕组因过载引起过电流时，并经一定时间后，发热元件所产生的热量足使双金属片1和2弯曲，并推动导板5向右移动一定距离，导板5又推动温度补偿片6与杠杆7，使动触头8与静触头9分开，从而使电动机线路接触器断电释放，将电源切除起到保护作用。电源切断后，热继电器开始冷却，过一段时间双金属恢复原状，于是触头8在弹簧13的使用下，自动复位与触头9闭合。
这种热继电器也可用手动复位。这时只要将螺钉10拧出到一定位置，使触头8的转动超过一定角度，在此情况下，即使双金属片冷却，触头8也不能自动复位，必须采用手动。即按下复位按纽11使触头8变位，这在某种要求故障未被排除而防止电动机再行起动的场合是必须的。