水力测功机的主体为水力制动器，它由转子和外壳组成，外壳由滚动轴承支撑，因而可以自由摆动。固定在外壳上的力臂将作用在外壳上的力矩传递给测力装置。制动器的转子被封闭在外壳内，其间充以水。测功机工作时，水被转子带动获得动量矩并传递给外壳。这样，动力机械加给转子的转矩以同样大小作用于外壳上。动力机械的输出功率则通过水分子间的相互摩擦而变成热能。
图1测功机结构图
圆盘式水力测功机与涡流室式水力测功机是两种常见的水力测功机。图2水力测功机转子结构
圆盘式水力测功机通过改变水层厚度来调节制动转矩，如图为其结构简图。转盘固定在转轴上，构成测功机的转子。转子由轴承支承在外壳内，外壳又由摆动轴承支撑在支架上，可绕转子轴线自由摆动。工作时转子通过联轴器与被测动力机械一起旋转，经进水阀注入外壳中的水由转盘带动旋转并受离心力的作用被抛向外壳的内腔形成旋转的水环，水环的旋转运动受到外壳内壁摩擦阻力的作用。这样，水和壁面间的摩擦作用使被测动力机械输出的有效转矩由转子传递到外壳上，再通过固定在外壳上的力臂传递给测力装置，从而指示出力的大小。涡流室式水力测功机是通过改变水压或改变作用面积来调节制动转矩的，前者通过控制排水阀的开度改变内腔水压及水量来调节制动转矩的大小；后者靠闸套的位置移动调节转矩，而内腔始终充满着水。
图1测功机的特性曲线
A（平方抛物线）：相当于测功器充满水时（水层厚度最大）所吸收的功率，最后达到测功器转动部分允许的最大制动扭矩B：测功机转子和轴允许的最大转矩，需要减少测功器内的水层厚度。C：为测功器排水温度达到最大允许值的限制功率，通常为65℃~75℃之间，水温再高，工作时会产生汽泡，影响测功器的稳定性，此时需进一步减少水层厚度。D：为测功器允许的最大转速，由测功器转动部分的最大离心负荷所限制。E：为空载段；无水时由于空气的阻力和转子轴承的摩擦所引起的制动扭矩。圆盘式水力测功机可以实现正反向旋转，工作稳定，结构简单，维护方便，但是体积较大，占用空间大。
涡流室式水力测功器比圆盘式平稳、操作方便，供水压力的微小波动并不影响制动力矩，其缺点是结构比较复杂，不能反转。由于其低负荷时工作平稳，对低转速适应性强，故特别适用于低速大功率柴油机的试验。
