水力發電機組的能量轉換過程分為兩個階段：首先由水輪機將水失去的位能轉換為機械能，再由發電機將水輪機的機械能轉換為電能。具體的過程為：在水流的衝擊作用下，水輪機開始旋轉，將水的位能轉換為機械能；水輪機又帶動同軸相連的發電機旋轉。
在勵磁電流的作用下，旋轉的轉子帶動勵磁磁場旋轉，發電機的定子繞組切割勵磁磁力線在其中產生感應電動勢，在輸出電能的同時會在轉子上產生一個與其旋轉方向相反的電磁製動轉矩。
由於水流不間斷地作用於水輪機，水輪機從水流中獲得的旋轉力矩用於克服電機轉子上產生的電磁製動轉矩，當兩個力矩達到平衡時，水力發電機組將以某一恆定的轉速運轉，穩定地發出電力，實現能量的轉換。所以水輪機和發電機是水力發電機組中最關鍵的兩個部件。
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文章來源：製造原理
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