一、水轮机部分（机械能转换核心）
水轮机是直接利用水流能量的装置，不同类型的结构略有差异，但核心构件一致：
1. 过流部件（水流通道）
引水室：引导水流均匀、平顺地进入转轮，减少能量损失。
对于混流式/轴流式机组，常用蜗壳（形似蜗牛壳，将水流从四周引入转轮）。
对于冲击式机组，常用压力钢管（直接将高压水流引至喷嘴）。
对于贯流式机组，则采用直锥形引水段（适应低水头、大流量特点）。
导水机构：控制进入转轮的水流流量和方向，调节机组出力（如开机、停机、增减负荷）。
核心部件为导叶（多片弧形叶片，围绕转轮均匀分布）和传动机构（控制导叶开合的接力器、连杆等）。
转轮：水轮机的核心做功部件，水流冲击或流过转轮时，将水能转化为转轮的旋转机械能。
冲击式转轮：呈圆盘状，周向分布水斗（如切击式的双轮缘水斗）；
混流式转轮：由上冠、下环和叶片组成，叶片呈空间扭曲状；
轴流式转轮：叶片呈桨叶状，可固定（定桨式）或随工况调节（转桨式）。
尾水管：将转轮排出的水流引至下游河道，同时利用转轮出口与下游的水位差回收部分能量（称为“动能恢复”）。
通常为弯肘形或直锥形。
2. 转动部件（传递机械能）
主轴：连接转轮与发电机转子，将转轮的旋转机械能传递给发电机。
轴承：支撑主轴旋转，减少摩擦损耗，分为导轴承（限制主轴径向摆动）和推力轴承（承受转轮和水流产生的轴向推力，以及机组转动部分的重量）。
二、发电机部分（电能转换核心）
发电机将水轮机传递的机械能转化为电能，主要由定子和转子组成，辅以励磁系统。
1. 定子
定子铁芯：由硅钢片叠压而成，用于构成磁路，减少涡流损耗。
定子绕组：嵌入铁芯槽内的铜线线圈，当转子旋转产生交变磁场时，绕组中感应产生交流电。
转子铁芯：由磁轭（厚钢板叠成）和磁极组成，磁极上装有励磁绕组。
励磁绕组：通入直流电后产生磁场，转子旋转时形成旋转磁场，切割定子绕组产生电能。
集电环/电刷装置：用于向旋转的励磁绕组引入直流电（小型机组常用），大型机组多采用无刷励磁系统。
3. 冷却系统
用于散发运行中产生的热量（铜损、铁损等），保证机组温度稳定。
小型机组常用空气冷却。
大型机组采用水内冷（定子、转子绕组通水冷却）或氢冷（氢气导热性优于空气）。
三、辅助系统（保障机组稳定运行）
调速系统：通过控制导水机构（导叶）或喷嘴开度，调节进入水轮机的流量，使机组转速稳定在额定值（如 3000 转 / 分，保证电能频率稳定）。
润滑系统：为轴承提供润滑油（或润滑脂），减少摩擦并散热，包括油箱、油泵、滤油器等。
密封系统：防止水轮机尾水管的水倒灌（如主轴密封），或防止润滑油泄漏。
制动系统：机组停机时，通过制动器（如空气闸）快速降低转速，缩短停机时间。
监控系统：由传感器、控制柜、计算机组成，实时监测机组转速、温度、振动等参数，实现自动控制和故障报警。
转子铁芯：由磁轭（厚钢板叠成）和磁极组成，磁极上装有励磁绕组。
励磁绕组：通入直流电后产生磁场，转子旋转时形成旋转磁场，切割定子绕组产生电能。
集电环/电刷装置：用于向旋转的励磁绕组引入直流电（小型机组常用），大型机组多采用无刷励磁系统。
3. 冷却系统
用于散发运行中产生的热量（铜损、铁损等），保证机组温度稳定。
小型机组常用空气冷却。
大型机组采用水内冷（定子、转子绕组通水冷却）或氢冷（氢气导热性优于空气）。
三、辅助系统（保障机组稳定运行）
调速系统：通过控制导水机构（导叶）或喷嘴开度，调节进入水轮机的流量，使机组转速稳定在额定值（如 3000 转 / 分，保证电能频率稳定）。
润滑系统：为轴承提供润滑油（或润滑脂），减少摩擦并散热，包括油箱、油泵、滤油器等。
密封系统：防止水轮机尾水管的水倒灌（如主轴密封），或防止润滑油泄漏。
制动系统：机组停机时，通过制动器（如空气闸）快速降低转速，缩短停机时间。
监控系统：由传感器、控制柜、计算机组成，实时监测机组转速、温度、振动等参数，实现自动控制和故障报警。