Термичните биметални релета са най-семплия тип релета за защита от пренапрежение. Тяхната конструкция е изградена от нагревател, който е последователно свързан с мотора и с биметалната лента. Биметалната лента, както и името ѝ подсказва е направена от два различни метала, които са свързани заедно. Тъй като двата метала са различни, термичната им експанзия се случва с различна скорост. Топлината от нагревателя не е достатъчна, за да може биметалната лента да се огъне и да изключи релето. При пренапрежение биметалната лента се нагрява достатъчно, за да се огъне и да задвижи механизма, който да спре мотора.