برای حفاظت از موتورهای الکتریکی در مقابل اضافه بار از رله های حرارتی (بی متال) استفاده می شود. اساس کار این رله ها بر پایه اختلاف ضریب انبساط طولی دو فلز به کار رفته است.
بر اثر عبور جریان از بی متال ،دو فلز گرم می شوند و طول آنها افزایش می یا بد. از آن جایی که ضریب انبساط طولی یکی از فلزات بزرگتر از دیگری است, دو فلز با هم به سمت فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم می شود. در نتیجه مسیر عبور جریان کنتاکتها باز و مدار قطع می شود.

طرز کار بی متال

در رله های حرارتی ، سه تیغه وجود دارد که سیم حا مل جریان چند حلقه به دور آن پیچیده می شود. در اثر عبور جریان اضا فه بار، هادی ها گرم ، حرارات به بی متال انتقال داده می شود و باعث خم شدن تیغه می شود. حرکت هر یک از بی متالها به اهرمی فشار می آورد و با جا به جا شدن اهرم، یک میکرو سوئچ که دارای کنتاکت تبدیل باز و بسته است تغییر وضعیت می دهد و مدار فرمان را قطع می کند. برای افزایش سرعت عملکرد بی‌متال و جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال، از آهن‌ربا در بالا و پایین تیغهٔ دوفلزی استفاده می‌شود که نیروی مغناطیسی آن به بسته شدن سریع اتصال کمک می‌کند.

رله‌های اضافه‌بار (بی‌متال) قابلیت تنظیم شدن دارند و می‌توان آن‌ها را به گونه‌ای تنظیم کرد که جریان‌هایی بین ۱٫۰۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتورها را قطع کنند. رلهٔ بی‌متال سه‌فاز معمولاً دارای سه پل قدرت و دو کنتاکت فرمان است (یک کنتاکت باز برای اتصال به سیستم هشداردهنده و یک کنتاکت بسته برای قراردادن در مسیر تغذیهٔ کنتاکتور). کنتاکت معمولاً بستهٔ بی‌متال با شماره‌های ۹۵-۹۶ و کنتاکت معمولاً باز آن با شماره‌های ۹۷-۹۸ مشخص می‌شود.

برخی از رله‌های بی‌متال دارای دو حالت دستی و اتومات هستند که در حالت دستی اگر رله عمل کند باید آن را به صورت دستی و با فشردن دکمهٔ RESET به حالت اول بازگرداند، اما در حالت اتومات برگشتن به حالت اول پس از گذشت مدتی معین به صورت خودکار انجام می‌شود.

اتصال بار تکفاز به بی متال سه فاز

در صورت استفاده از يك بي متال سه فاز براي يك مصرف كننده تكفاز، بايد قطع كننده يكي از فازها را با قطع كننده فاز ديگر به حالت سري درآورده و از كنتاكت باقي مانده باید براي اتصال نول به مصرف كننده استفاده نمود.

قسمت های مختلف یک رله حرارتی عبارت است از :

• ترمینال‌های اتصال به کابل موتور
• ترمینال مشترک مدار فرمان
• تیغه‌های اتصال به کنتاکتور
• پیچ تنظیم جریان
• پیچ تغییر وضعیت
• ترمینال‌های باز و بستهٔ مدار فرمان
• دگمهٔ برگشت وضعیت

تست بی متال

1-   حالت سرد COLD : در این روش دو برابر جریان نامی بی متال تزریق می گردد و زمان عملکرد رله بی متال یادداشت می شود.

2-  حالت گرم HOT : چون این تست پس از عمل کردن رله و بعد از تست سرد صورت می گیرد، تست گرم نامیده می شود. در این روش جریانی معادل شش برابر جریان نامی تزریق شده و زمان عملکرد رله بی متال یادداشت می گردد.

3-  حالت دو فاز : در این روش در مدار بالا یکی از فازها را قطع کرده و مدار را با دو فاز می بندند. و زمان عملکرد رله را یادداشت می کنند.

مقادير به دست آمده با نمودار بي متال مقايسه مي گردد.