水轮发电机是水电站的重要设备，其安全稳定运行直接关系到电力系统的可靠性。发电机气隙偏心、定子绕组匝间短路、三相短路是典型的故障类型，对发电机的定、转子受力的研究可以水轮发电机故障机理深入研究奠定基础。　　论文从理论上推导了水轮发电机空载工况时气隙正常、静态偏心、动态偏心、定子绕组匝间短路等单一故障和定子绕组匝间短路与静态偏心共同作用、定子绕组匝间短路与动态偏心共同作用的复合故障下定、转子受力的表达式，与二维瞬态场有限元仿真的结果进行了对比，验证了其结论的正确性，并仿真分析了三相短路与偏心单、复故障下定、转子受力幅值较定子绕组匝间短路与偏心单、复故障下的变化差异，得到的主要结论如下：　　（1）时域中，气隙线上最小气隙处受力幅值最大，随着偏心值的增大受力幅值增大；定、转子受力及其沿坐标系分解后分力的幅值随偏心的增大而增大，且静态偏心下的转子分力和动态偏心下的定子分力为行波，由动、静态下定、转子的分力的波形不同可确定此电机发生静态抑或动态偏心；三相短路与动、静态偏心单、复故障下定、转子受力暂态波形较定子匝间短路与动、静态偏心单、复故障下的波形畸变严重。　　（2）频域中，由于气隙正常、静态偏心、动态偏心、定子绕组匝间短路等单、复故障下定、转子受力的频谱的不同，可由此通过定、转子受力的特征频谱来区分各种故障类型，另外所推导的通用表达式也可为不同极数的同步发电机鉴别以上单、复故障所用。　　论文通过对水轮发电机气隙正常、静态偏心、动态偏心、定子绕组匝间短路、三相短路的单、复故障的分析，得到了各故障及其对应的时域、频域特征，可以为水轮发电机故障的诊断、检修提供适当的建议。