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水力渦輪機分為沖擊式渦輪機和反擊式渦輪機，兩者的區別在于水落下時葉片旋轉的方式不同。沖擊式渦輪機的一個例子是佩爾頓式渦輪機，它利用下落、加速的水的動能來旋轉葉片。另一方面，反作用式渦輪機的例子包括弗朗西斯式渦輪機和螺旋槳式渦輪機，它們利用水的速度和壓力來旋轉葉片。
早期的水輪機是利用落水的勢能帶動葉片轉動，而現代水輪機則是將水的勢能轉化為動能，利用高速水流沖擊葉片，使水輪機轉動。
水力渦輪機體積巨大，發電量巨大，因此即使效率發生 1% 的變化也會對產量產生重大影響。因此，需要根據電站規模、落水高度等條件，采用優化方法進行設計。
沖擊式水輪機的一個典型例子是佩爾頓式水輪機。佩爾頓式水輪機是一種僅利用水速的水輪機，用于水頭大、水速高的發電廠。在佩爾頓式水輪機中，水管的末端有一個細長的噴嘴，水以巨大的力量噴射出來，沖擊稱為轉輪的渦輪葉片，從而使渦輪旋轉。
反作用輪
日本約70%的水力發電站大壩均采用弗朗西斯式水輪機，其特點是能夠在10米至300米的水位范圍內使用。其中較大的一個電廠是北陸電力公司的有峰第一電廠，落差 430 米。
近年來，發電量較小的發電站（也稱為微型水電站）的數量不斷增加，它們采用的是反擊式水輪機等水頭小、能量小的發電裝置。微型水力發電利用自來水、下水道系統、農業用水等的水的流動，采用螺旋槳式渦輪機。
