Quando si verifica un sovraccarico in un motore elettrico, si genera un aumento dell'intensità della corrente elettrica che circola nei conduttori causando un effetto joule di riscaldamento.
Il principio di funzionamento del relè di sovraccarico si basa sull'azione congiunta di 3 elementi bimetallici, ciascuno corrispondente a una fase di alimentazione del motore e 2 interruttori, responsabili dell'arresto del motore e della segnalazione del problema.
Gli elementi bimetallici, formati da due lame molto sottili in materiali con diversi coefficienti di espansione, sovrapposti e saldati, quando riscaldati subiscono una flessione, questa flessione viene trasmessa attraverso ingranaggi meccanici all'interruttore che apre o chiude i suoi contatti (95 - 96 e 97 - 98) inserito nel circuito di controllo del carico da proteggere.