水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，它属于流体机械中的透平机械。早在公元前100年前后，中国就出现了水轮机的雏形——水轮，用于提灌和驱动粮食加工器械。现代水轮机则大多数安装在水电站模型内，用来驱动发电机发电。在水电站中，上游水库中的水经引水管引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。作完功的水则通过尾水管道排向下游。
水头越高、流量越大，水轮机的输出功率也就越大。我用具有势能或动能的水冲洗涡轮，涡轮开始旋转。如果我们把发电机连接到涡轮机上，发电机就可以开始发电了。如果我们提高水位来冲洗涡轮机，我们会发现涡轮机的速度增加了。因此，水位差越大，水轮机动能越大，可转换的电能越高。这是水电的基本原理
能量转换的过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过汽轮机时动能传递给汽轮机，涡轮驱动发电机旋转，将动能转化为电能。因此，它是机械能转化为电能的过程。
由于水电站的自然条件不同，水轮发电机组的容量和速度差别很大。一般来说，小型水轮机和冲击式水轮机驱动的高速水轮机多采用卧式结构，而大中速水轮机多采用立式结构；见图41；。由于大多数水电站距离城市较远，通常需要通过长输电线向负荷供电。因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了更高的要求：电机参数需要慎重选择；电力系统模型需要保证水轮发电机模型的运行稳定性；转子的转动惯量非常重要。因此，水轮发电机模型的外观不同于汽轮发电机模型。它的转子直径大，长度短。除一般发电外，特别适用于调峰机组和应急备用机组。水轮发电机组的最大容量已经达到70万千瓦
至于发电机的工作原理，高中物理很清楚，它的工作原理是基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原理是：利用适当的磁性和导电性材料形成磁路和相互电磁感应的电路，从而产生电磁能，达到能量转换的目的。
