水力发电机组由水轮机、发电机、调速器和励磁系统组成。水流通过导水机构推动转轮，转轮通过大轴连同发电机一起转动。调速器调节控制转速和输出电能的大小，励磁系统调节控制电压和无功输出的大小。水轮发电机组运转的过程就是“水能—机械能—电能”的能量转换过程。

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。P表示水轮机的出力，即为水轮机轴传输给发电机轴的功率；P_N表示水轮机的输入功率，即为水流传给水轮机的能量。

式中，γ为水的重度；Q为水流量；H为单位质量水体的能量（又称水头）；η为效率。

水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。(www.daowen.com)

调速器根据水轮机类型的不同，有单调和双调两种。混流式、轴流定浆式和贯流定浆式都是靠导水机构调节进入水轮机的流量，为单调型；转桨式、斜流式机组，除有调节流量的导水机构外，还有按导叶开度和水头变化而改变转轮叶片转角的调节机构，可使水轮按最优效率运行。如果有两套调节机构，就是双调型。

水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转换为电能的发电机。水流经过水轮机时，将水能转换成机械能，水轮机的转轴又带动发电机的转子，将机械能转换成电能而输出。水轮机是水电站生产电能的主要动力设备。

励磁系统供给发电机励磁电流的直流电源及其附属部件，统称为水轮发电机的励磁系统。励磁系统是水轮发电机的重要组成部分，它的特性好坏直接影响同步发电机运行的可靠性和稳定性。其主要作用是调节发电机的电压和无功功率。在电力系统中，自动调节励磁装置的主要作用有以下几种：保持电压恒定；实现并列运行机组间无功功率的合理分配；提高电力系统工作的稳定性及输电线路的输电能力；提高带时限继电保护装置的灵敏性和可靠性；限制水轮发电机突然甩负荷时电压上升；根据电力系统需要，实现对同步发电机不同的励磁控制方式。