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水轮发电机又称为水车发电机，为一种利用水轮机转动带动发电机转子转动而产生电力的一种发电机组。

水轮发电机通常会利用不同形式的水轮机与不同形式的发电机组成水轮发电机组，而水轮发电机的发电原理是透过水轮机内的动轮连结轴承到发电机的转子上，再利用水自高处向低处水轮机冲下的位能转换成动能来带动动轮与发电机轴承上的转子旋转，转子上的线圈在磁铁的两极间转动。当线圈转动时，转子上的线圈与定子上的磁铁发生磁场改变，以切线互相做功，因此产生感应电流，是运用“电磁感应”原理将动力所作的功利用切线方向的磁场转换成电能的电力生产装置。

依水轮机形式的不同，可再以水轮机的名称做分类衍生。如，法兰西斯式水轮发电机，即为法兰西斯式水轮机与发电机进行搭配，再以轴承细分即有横轴法兰西斯式水轮机或是竖轴法兰西斯式水轮机，其他如竖轴卡布兰式水轮发电机，横轴佩尔顿式水轮发电机等等皆是以此种方式分门别类。发电机部分，大多都会采用回转磁场三相交流同步发电机的类型。