Sommige modellen thermische relais beschikken ook over een functie voor bescherming tegen fase-uitval.
De fase-uitvalbeveiligingsfunctie van het thermische relais wordt geleverd door een differentieel versterkingsmechanisme dat bestaat uit binnen- en buitenduwstangen. Wanneer de motor normaal werkt, is de stroom die door het thermische element van het thermische relais stroomt normaal en bewegen zowel de binnen- als de buitenduwstangen naar voren naar de juiste positie. Wanneer een fase van de voeding wordt losgekoppeld en een faseverlies veroorzaakt, is de stroom van die fase nul. Het bimetalen stuk van die fase koelt af en reset, waardoor de binnenste duwstang naar rechts beweegt. De bimetalen stukken van de andere twee fasen zullen buigen vanwege de toename in stroom. Toename, waardoor de externe duwstang verder naar links beweegt. Vanwege het differentiële versterkingseffect wordt het normaal gesloten contact binnen een korte periode na het optreden van de fase-uitval geduwd om te ontkoppelen, waardoor de AC-contactor wordt vrijgegeven en de motor wordt uitgeschakeld en gestopt. En beschermd worden.
