水輪機是把水流的能量轉換為旋轉機械能的動力機械，它屬于流體機械中的透平機械。早在公元前100年前后，中國就出現了水輪機的雛形——水輪，用于提灌和驅動糧食加工器械?，F代水輪機則大多數安裝在水電站模型內，用來驅動發電機發電。在水電站中，上游水庫中的水經引水管引向水輪機，推動水輪機轉輪旋轉，帶動發電機發電。作完功的水則通過尾水管道排向下游。
水頭越高、流量越大，水輪機的輸出功率也就越大。我用具有勢能或動能的水沖洗渦輪，渦輪開始旋轉。如果我們把發電機連接到渦輪機上，發電機就可以開始發電了。如果我們提高水位來沖洗渦輪機，我們會發現渦輪機的速度增加了。因此，水位差越大，水輪機動能越大，可轉換的電能越高。這是水電的基本原理
能量轉換的過程是：上游水的重力勢能轉化為水流的動能，水流通過汽輪機時動能傳遞給汽輪機，渦輪驅動發電機旋轉，將動能轉化為電能。因此，它是機械能轉化為電能的過程。
由于水電站的自然條件不同，水輪發電機組的容量和速度差別很大。一般來說，小型水輪機和沖擊式水輪機驅動的高速水輪機多采用臥式結構，而大中速水輪機多采用立式結構；見圖41；。由于大多數水電站距離城市較遠，通常需要通過長輸電線向負荷供電。因此，電力系統對水輪發電機的運行穩定性提出了更高的要求：電機參數需要慎重選擇；電力系統模型需要保證水輪發電機模型的運行穩定性；轉子的轉動慣量非常重要。因此，水輪發電機模型的外觀不同于汽輪發電機模型。它的轉子直徑大，長度短。除一般發電外，特別適用于調峰機組和應急備用機組。水輪發電機組的最大容量已經達到70萬千瓦
至于發電機的工作原理，高中物理很清楚，它的工作原理是基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構造的一般原理是：利用適當的磁性和導電性材料形成磁路和相互電磁感應的電路，從而產生電磁能，達到能量轉換的目的。
