三位式调节是为了克服二位式调节容易产生的升温速度与温度过冲量（超调）之间的矛盾而发展的一种调节方式。以电炉加热为例。三位式调节可以用两个继电器在的触点组成“升温加热”、“恒温调节”及“停止加热”三种输出状态。
具体实现方法为采用辅助加热器a和主加热器b两组加热器，当测量值低于下限设定值时，上、下限继电器均吸合，系统进入“升温加热”状态，此时a、b二组加热器同时加热，因此升温速度较快。
当测量值到达下限设定值，但尚低于上限设定值时，下限继电器释放，断开辅助加热器a的能源供给，升温速率随之下降，系统进入“恒温加热”状态。
当测量值到达上限设定值时，下限继电器仍保持断开状态，上限继电器开始释放，断开主加热器b 能源供给。此时由于主辅加热器均失去能源供给，故温度逐渐下降，直至降到上限设定回差的下限时，上限继电器又吸合，接通主加热器b的能源供给，温度又逐渐上升，周而复始。由此可见三位式调节比二位式调节升温的速度快，进入恒温调节状态后温度的波动小，精度高。
一般情况下，辅助加热器a的加热能量为总加热能量的30%～50%左右，具体视系统及工况而定。
对不便设置二组加热器的对象，可以用下限继电器控制串入负载的电感器或二极管的办法实现三位式调节，成本降低，且加热器寿命延长，效果更好。
三位式调节的仪表还可以由下限继电器承担加热调节，而把上限继电器作超温时的冷却输出或报警输出，且报警值可由用户随意设置，但报警的方式是上限继电器常闭触点重又闭合，与正规的报警动作相反，对此须注意。
三位式调节还可用于回差可调的宽中间带调节方式，其回差约等于上限设定值与下限设定值之差值，在制冷控制系统中应用较多。
