Для предотвращения повреждения ротора при перегрузках предусматривается специальная релейная защита. Наиболее полноценную защиту ротора возможно осуществить с помощью реле, имеющего характеристику соответствующую тепловой, перегрузочной характеристике ротора. Такая защита типа P3P-1M имеет две ступени: с первой она действует на развозбуждение генератора, а со второй – на отключение генератора от сети и на гашение поля. Ток ротора в защиту подается от датчика тока, в качестве которого при тиристорном или высокочастотном возбуждении используется трансформатор постоянного тока (ТПТ), а при бесщеточном возбуждении – индукционный короткозамкнутый датчик тока (ИКДТ). Трансформатор постоянного тока представляет собой магнитный усилитель, в котором управляющая обмотка включается на ток ротора.
При применении блок-реле типа БЭ1102, на вход подается напряжение пропорциональное току ротора. Сигнал о величине тока возбуждения, зафиксированный шунтом этой же цепи, формируется преобразователем постоянного тока типа Е856/1, Блок-реле БЭ1102, обладает органом с интегрально зависимой выдержкой времени, обратно пропорциональной относительному значению тока ротора с двумя ступенями действия. Запуск отсчета времени в этом органе происходит при перегрузке ротора на 8%, при этом учитывается степень охлаждения ротора после предыдущей перегрузки. Время действия второй ступени на 25% больше времени действия первой ступени, работающей на расфорсировку. Сигнальный орган с независимой выдержкой времени имеет уставку; Iy = 0,05*Iр-ном. Резервная защита от перегрузки ротора выполняется с помощью одного реле напряжения, подключенного к шинам сборки возбуждения генератора через резисторный делитель напряжения, действует аналогично основной защите.