نام توربین در سال ۱۸۲۴میلادی در یک مقاله علمی توسط یک مهندس فرانسوی با نام بوردین مطرح شد. در سال ۱۸۲۷میلادی فورنیرون اولین توربین واقعی را ساخت. توربین با قطر چرخ ۵۰۰ میلیمتر قادر به تولید توانی در حدود ۲۰ تا ۳۰ کیلووات بود. توربین های آبی از نوع توربوماشین های توان ده قدرت می باشند که در نیروگاه های آبی جهت تولید انرژی الکتریکی بکار می روند. از نظر صنعتی می توان گفت که در مقایسه با سایر ماشین ها، توربین های آبی دارای بالاترین راندمان و قدرت تولیدی برحسب کیلووات در هر واحد می باشند.

 طبقه بندی ماشین های هیدرو مكانیكی (توربین ها)

1. طبقه بندی براساس نوع جریان آب 
   الف)جریان آب در طول محور) Kaplan، Propeller 
   ب) توربین های جریان شعاعی(جریان آب در امتداد شعاع) Francis
   ج) توربین های جریان مماسی (جریان آب در جهت مماس) Pelton
   د) توربین های ترکیبی ورودی شعاعی - خروجی محوری Francis 

2. طبقه بندی براساس عمل سیال

انواع توربین آبی 

ماشین های هیدرو مكانیكی (Kaplan Turbine)
توربین کاپلان اساسا برای سدهای با ارتفاع کم بوده و بنابراین همانند توربین فرانسیس برای داشتن خروجی مناسب، نیاز به مقدار زیادی آب برای چرخش دارد. این توربین واکنشی است و مثل توربین فرانسیس دارای مكانیزم ورود و جمع آوری آب می باشد، با این تفاوت که در توربین فرانسیس آب به صورت شعاعی وارد می شود اما در توربین کاپلان ورود آب به صورت محوری به پره ها می خورد.
   در توربین کاپلان تنها 3 الی 6 پره وجود دارد که باعث کاهش مقاومت اصطكاک می شود. توربین کاپلان معمولا دارای کانال های ورودی و خروجی آب است. چون ارتفاع سد کم است نیاز به مقدار متناهی آب برای چرخش توربین است.
برای هدایت مقدار زیاد آب به قسمت محرک توربین دیواره های پوشش مارپیچ که در تماس با پره های هدایت کننده هستند به صورت دو دیوار منحنی شكل ساخته می شوند. راندمان توربین کاپلان در تمامی حالات 90 درصد می باشد.

توربین پروپلر  (Propeller Turbine)
   این توربین طوری طراحی شده است که محرک آن با آب به صورت محوری در تماس بوده و در آن زاویه پره ها در هنگام حرکت تغییر نمی یابد. ساختمان قسمت محرک آن طوری است که پره ها به صورت قالب بر روی یک توپی مستقر شده اند. راندمان این توربین در بار کامل 92 % و در نصف بار کامل 65 % است. چنین توربین هایی دارای منحنی راندمان پیک می باشند.

مقایسه توربین های کاپلان و فرانسیس

1- توربین کاپلان از نظر ساختمان بسیار متراکم  بوده و دارای سرعت دورانی بالا می باشد.
2- راندمان توربین کاپلان در بارهای کسری زیاد است.
3- جریان آب در توربین کاپلان کاملاً محوری و آسان بوده در حالی که در توربین فرانسیس جریان آب شعاعی و نسبتا مشکل است.
4- مقدار پره ها در توربین فرانسیس 16 عدد بوده در حالی که در توربین کاپلان فقط 4؛ 5 یا 6 عدد است.
5- کاهش مقدار پره ها در توربین کاپلان باعث کاهش اصطکاک مابین پره های آب شده و در نهایت افزایش راندمان را در پی دارد.
6- در توربین کاپلان پره های بر روی توپی یا بدنه محافظت می شوند.
7- با در نظر گرفتن ارتفاع سد ثابت سرعت توربین های کاپلان و  پروپلر 2 الی 3 بار بیشتر از توربین فرانسیس می باشد. برا این اساس قطر قسمت محرک قابل افزایش بوده ولی به دلیل تولید انرژی و خروجی بیشتر از تعداد چرخ  های توربین پرهیز می شود.

ارتباط ارتفاع سد با سرعت توربین 
   برای هر نوع توربین و سد مربوطه رابطه مشخص برای ارتفاع سد نسبت به توربین نیروگاه وجود دارد. منحنی های زیر چنین رابطه ای را نشان می دهد و برای مطالعات اولیه و انتخاب های مقدماتی مفید می باشند. منحنی ها نشان می دهند که توربین Pelton  در ارتفاعات90  متر تا 1100 متر و در سرعت 10  تا 40  دور بر دقیقه (r.p.m) مناسب می باشد.
   برای توربین فرانسیس ارتفاع 14 تا 300  متر و سرعت 95 تا 440  دور بر دقیقه مناسب است 
   برای توربین کاپلان ارتفاع 3 تا 30  متر و سرعت 550 تا 830  دور بر دقیقه مناسب است.

حباب ها  (Cavitations)
   با ارسال آب به سمت توربین ها توسط لوله ها و چرخش توربین، آب به مسیر برگشتی خود ارسال می شود. اگر در هر نقطه ای فشار آب به حد فشار بخار برسد، بسته های بخار یا حباب ها تشکیل می شود که در مسیر عبور آب حرکت می کنند و این کار باعث افزایش فشار بخار و متراکم شدن بخار می شود. معمولاً چنین عملکردی باعث می شود تا شکست سیال اتفاق افتاده و در اثر ضربه آب و نویز صدا تولید می گردد. فشار آب همچنین باعث صدمه رسیدن به سطوح مورد تماس یافته با آب می شود. در عمل ملاحظه می شود که معمولاً در نقاط زیر حفره تشکیل می شود:
1- قسمت های فوقانی دیواره های لوله
2- قسمت های تحتانی سطل های توربین پلتن
3- در نزدیکی نوک شیرهای توربین های ضربه ای
4- در گوشه های تیز سطوحی که تولید حباب می کنند

با روش های زیر می توان از تشکیل حباب جلوگیری کرد:
1- با ایجاد انحنا (خمیدگی) ملایم در مسیر جریان آب
2- استفاده از خاصیت مقاومت مواد در عبور سیال
3- استفاده از مسیرهای فلزی در جاهائی که امکان وجود حباب وجود دارد.
4- کاهش میزان فشار در قسمت محرک توربین (در انتهای قسمت برگشتی آب)