能转化为电能的主要设备。目前，绝大多数水轮机组都是用来带动交流发电机组。水轮机组根据工作原理分为反击式和冲击式两大类。目前，世界上单机容量大的冲击式机组为挪威的悉·西马电站，其单机容量为315mW，水头885m，转速为300转/min。反击式机组则由水流冲击的反作用力使转轮旋转而工作的，目前世界上单机容量大的反击式机组为中国的向家坝电站，其单机容量为800mW。冲击式机组一般水压保持恒定，主要是动能的转换。反击式机组水压和动能均能变化，主要是压力能的转化。冲击式机组根据水流方向又分为，切击式（水斗式）和斜击式（由瑞士工程师德里亚于1956年发明，故又称德里亚水轮机）两大类，两者射流的倾角不同。反击式机组可分为混流式（由美国工程师弗朗西斯于1849年发明，故又称弗朗西斯水轮机）、轴流式和贯流式。斜击式、轴流式和贯流式根据结构有定桨和转桨式（由奥地利工程师卡普兰在1920年发明的，故又称卡普兰水轮机）。
常用水轮机组特点归结如下：
水斗式：适用于高山丘陵水量不大的高水头地区，水头一般在200m以上；
斜击式：高水头小流量中小型机组，水头一般在40m~120m之间；
混流式：常见机组，在水头和负荷大时比轴流转桨效率低；
轴流式：适用于平原河道上，水头低于40m，定桨式桨叶固定在转轮体上，适用于水头变化不大的水电站，转桨式水轮机的桨叶在轮体上可以调节，适用于水头及负荷变化较大的水电站；灯泡贯流式：适用于3m~20m低水头大流量地区，发电机装在水密的灯泡体内，故称灯泡贯流式，转轮既可以设计成定桨式，也可以设计成转桨式。
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