三位式調節是為了克服二位式調節容易產生的升溫速度與溫度過沖量(超調)之間的矛盾而發展的一種調節方式。以電爐加熱為例。三位式調節可以用兩個繼電器在的觸點組成“升溫加熱”、“恒溫調節”及“停止加熱”三種輸出狀態。
具體工作原理分析如下：
1、采用輔助加熱器A和主加熱器B兩組加熱器，當測量值低于下限設定值時，上、下限繼電器均吸合，系統進入“升溫加熱”狀態，此時A、B二組加熱器同時加熱，因此升溫速度較快。
2、當測量值到達下限設定值，但尚低于上限設定值時，下限繼電器釋放，斷開輔助加熱器A的能源供給，升溫速率隨之下降，系統進入“恒溫加熱”狀態。
3、當測量值到達上限設定值時，下限繼電器仍保持斷開狀態，上限繼電器開始釋放，斷開主加熱器B能源供給。此時由于主輔加熱器均失去能源供給，故溫度逐漸下降，直至降到上限設定回差的下限時，上限繼電器又吸合，接通主加熱器B的能源供給，溫度又逐漸上升，周而復始。由此可見三位式調節比二位式調節升溫的速度快，進入恒溫調節狀態后溫度的波動小，精度高。一般情況下，輔助加熱器A的加熱能量為總加熱能量的30%～50%左右，具體視系統及工況而定。
4、對不便設置二組加熱器的對象，可以用下限繼電器控制串入負載的電感器或二極管的辦法實現三位式調節，成本降低，且加熱器壽命延長，效果更好。
5、三位式調節的儀表還可以由下限繼電器承擔加熱調節，而把上限繼電器作超溫時的冷卻輸出或報警輸出，且報警值可由用戶隨意設置，但報警的方式是上限繼電器常閉觸點重又閉合，與正規的報警動作相反，對此須注意。
6、三位式調節還可用于回差可調的寬中間帶調節方式，其回差約等于上限設定值與下限設定值之差值，在制冷控制系統中應用較多。
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