水輪發電機又稱為水車發電機，是一種利用水輪機轉動帶動發電機轉子轉動而產生電力的一種發電裝置。

水輪發電機的發電原理是透過水輪機內的動輪連結軸承到發電機的轉子上，再利用水自高處向低處水輪機衝下的位能轉換成動能來帶動動輪與發電機軸承上的轉子旋轉，轉子上的線圈在磁鐵的兩極間轉動。當線圈轉動時，轉子上的線圈與定子上的磁鐵發生磁場改變，以切線互相做功，因此產生感應電流，是運用“電磁感應”原理將動力所作的功利用切線方向的磁場轉換成電能的電力生產裝置。

水輪發電機組通常由水輪機、軸承、飛輪、調速機、空氣冷卻系統、發電機所組成，發電機所製造出的電力，會透過集電環蒐集，經過主變壓器的變壓後，進入到開關廠，最後便進入到供電系統中的輸電線路。

水力發電屬再生能源利用，對環境衝擊較小，發電效率高達90%以上，發電成本低，發電起動快，數分鐘內可以完成發電，調節容易，單位輸出電力之成本最低。除可提供廉價電力外，還有下列之優點：控制洪水氾濫、提供灌溉用水、改善河流航運，有關工程同時改善該地區的交通、電力供應和經濟，特別可以發展旅遊業及水產養殖。

水輪發電機是利用水的動能轉化成電能原理，也就是物理學中的機械能轉化為電能。

衝擊式水輪發電機

衝擊式水輪發電機是利用高水頭而產生高壓力而促使水機轉動，因此對水源的地理位置要求必須是高落差，但相對來說水流量則要求不是那麼高，在水流和落差都夠的條件下可以建造較大的發電機組。

混流式水輪發電機

混流式水輪發電機則對水的流量要求較大，對落差要求不算高。最典型的三峽水電站就是混流式水輪發電機機視。它是用壩截水再引水到各個機組，這種機組的特點就是有足夠的水流量就能發足夠的電。

軸流式水輪發電機

軸流式水輪發電機和混流式水輪發電機相似，都是利用大水流量而無需高落差。區別只在於對水的分量和密集度不同，相同尺寸的發電量不如混流機組。

斜擊式水輪發電機

斜擊式水輪發電機是集衝擊式和混流式一體的機組，形式和設計也綜合了兩種機組，所以這種機組在十多年前就已經很少生產了。

目前最多的和最大的水輪發電機都是混流式水輪發電機。而混流式水輪發電機又有幾種不同的設計，最常見的是551和384系列。

區別在於葉片不同的弧形和數量，還有俗稱的雙葉片，也就是長短相間。而我所說的都是針對水機的轉動部分而言，這也是水機的核心部分。機殼部分就不再介紹了，不同的機組外機也不同。

電機部分原理都相同，區別只在於形狀不同。但電機部分的精密度確更高，就像我們在家電中看到的電機一樣，只是大了無數倍。轉換系統就更復雜而精密了，這也是電站操作中的主要部分。