Погружные насосы приводились во вращение от вертикального электродвигателя, смонтированного на одной раме над устьем скважины через промежуточный вал. Сухой электродвигатель смонтированный на основание и расположенный на поверхности, через вращающиеся штанги приводят во вращение вал погружного насоса. Вода через всасывающий патрубок в нижней части поступает в насос и за счет его центробежной силы подается по водоподъемной трубе и нагнетательный патрубок к потребителю.
Однако, несмотря на простоту способа подъема воды из скважин с помощью таких насосных установок, они имели ряд существенных недостатков. Эти недостатки заключались в большой металлоемкости конструкции, низких параметров и из-за длинного промежуточного вала, они не могли применяться при больших глубинах и высоких частотах вращения. Недостатки и ограничения применения таких установок принудили искать лучшего решения. Возникла необходимость объединения насоса и приводного электродвигателя в единое целое. Это могло быть осуществлено только при погружении электродвигателя в откачиваемую воду.
Первые погружные электродвигатели, названные «сухими» выполнялись с обычной обмоткой и были заполнены воздухом. Они имели значительно большую длину и герметизированную внутреннюю полость. А некоторые электродвигатели имели ещё и систему, создающую воздушное противодавление. Эти электродвигатели нуждались в компрессорных установках, которые создавали определённое давление воздуха внутри электодвигателя. Таким образом, производилась защита от попадания влаги внутрь.
В дальнейшем была разработана более совершенная конструкция насоса с сухим электродвигателем. В этой установке электродвигатель расположен под насосом, благодаря чему существенно упрощается конструкция агрегата и уменьшается его наружный диаметр. У устья скважины установлен компрессор, периодически, по мере необходимости, подкачивающий воздух в электродвигатель по специальному трубопроводу, опущенному в скважину и введенному в корпус электродвигателя.
Надёжность таких электродвигателей была очень низка. Малейшее нарушение герметичности или перебои в системе противодавления приводили к затоплению их внутренней полости и выходу из строя обмотки статора.
Первый патент на погружной электродвигатель мокрого типа был выдан в Англии инженеру Макдональду в 1908 году.
В России в 1916 году инженером А.С. Арутюновым был получен патент на центробежный насос с погружным электродвигателем для перекачки воды и нефти.
И в тоже время производились погружные электродвигатели сложной конструкции, заполненные маслом. Они должны были иметь надежное уплотнение от проникновения перекачиваемой воды. Это обеспечивалось с помощью различных уплотнений, в том числе ртутных сальниковых устройств. Используемые при этом подшипники качения в некоторой мере компенсировали потери на трение от вращения ротора в масле. Эти потери больше чем в воде.
Электродвигатель наполняется маловязким маслом, которое обеспечивает минимальные потери на сопротивление при вращении ротора и высокую электрическую прочность. Этим маслом также смазывают подшипники электродвигателя. Масло, необходимое для отбора тепла, выделяемого в процессе работы, хранится в резервуаре в нижней части электродвигателя. Циркуляцию масла осуществляют специальные, закрепленные на валу электродвигателя специальные рабочие колеса. Масло попадает вверх через зазор между статором и ротором. На обратном пути масло охлаждается, проходя сквозь зазор между статором и его корпусом. Снаружи корпус статора омывается водой. В маслонаполненных электродвигателях установлены шариковые радиально-упорные подшипники для любых практических необходимых нагрузок. Агрегаты данного типа с успехом применяются для высоких напоров, обеспечивая при этом на достаточно длительный срок надежную работу установки.
Отсутствие изоляционных материалов, пригодных для длительной работы в воде, и трудность разработки простой конструкции электродвигателя, внутрь которого не попадала бы вода вдоль выступающего конца вала ротора, вызвали создание электродвигателей полусухого типа. В этих электродвигателях ротор вращается в водяной среде, а статорная обмотка герметизирована и защищена от проникновения в нее влаги. Устройством, изолирующим статорную обмотку от воды, является тонкостенная металлическая гильза, помещенная в зазоре между ротором и статором и торцами своими наглухо закрепленная в корпусе электродвигателя. Гильза изготавливается из нержавеющей стали толщиной 0,3 мм.
Рабочие колеса и направляющие аппараты изготавливались из чугуна или бронзы, смазываемые водой радиальные подшипники в насосе и электродвигателе из специальной бронзы. Осевые усилия воспринимаются пятой, смазываемой водой. В целях предотвращения попадания песка внутрь электродвигателя предусмотрен пескосбрасыватель. Ввод кабеля для подсоединения к статорной обмотке осуществляется через специальную резиновую втулку. Перед спуском агрегата в скважину электродвигатель заполняют чистой водой. Для слива воды предусмотрено отверстие с резьбовой пробкой.
Дальнейшие поиски были направлены на разработку конструкции, которая не требовала бы защиты от окружающей ее воды. Это соответствует основополагающему принципу конструирования - совместимости конструкции с окружающей ее средой. Для погружного водозаполненного электродвигателя это означает - обеспечение водостойкости обмотки и работы подшипников скольжения в воде. Продолжался поиск создания электродвигателей с водостойкой изоляцией обмотки статора. Отсутствие качественных водостойких изоляционных материалов долгое время оставалось основным фактором, тормозящим развитие и применение электродвигателей такого типа.
Наличие обмоточного провода, отвечающего условиям длительной работы в водяной среде, облегчило создание надежного в эксплуатации, относительно простого по своему устройству погружного агрегата с мокрым электродвигателем.
Первые такие агрегаты в СССР были изготовлены и переданы на промышленные испытания в 1937 году. Две опытные конструкции насосов с различными погружными электродвигателями – полусухого и маслозаполненного типов. Изоляция статорной обмотки полусухого типа электродвигателя осуществлялась посредством гильзы, изготовленной из антимагнитного сплава и помещенной между статором и ротором. Статорная обмотка, клеммная коробка и камеры, в которых находились лобовые части статорной обмотки, заполнены изоляционной компаудной массой. Оба электродвигателя изготовлены были на напряжение 220 В и 3000 об/мин.
Промышленные испытания подтвердили целесообразность проведения дальнейших работ в обоих направлениях. Доводка испытанных конструкций погружных электронасосных агрегатов и организация их серийного производства были прерваны Великой Отечественной войной.
Первые опытные образцы насосов с погружными электродвигателями были изготовлены в 1948 г. в мастерских треста «Ленинградшахтоосушение». Производство погружных электронасосных агрегатов началось в 1949 году на ремонтной базе треста «Союзшахтоосушение», впоследствии на Тульском опытном заводе насосного и бурового оборудования.
Особую веху в насосостроении было связано с созданием в 1950 году Особого конструкторского бюро по бесштанговым насосам (ОКБ БН), в стенах которого и были созданы погружные насосы для нефти, артезианской воды и другого назначения. При активной технической поддержке ОКБ БН в СССР была создана самая могучая в мире индустрия производства погружных насосов.
В 1958 году завод им. Котовского в Кишиневе приступил к освоению производства погружных электронасосов агрегатов для воды. За очень быстрый промежуток времени завод наладил массовое производство всех типоразмеров электронасосных агрегатов для воды, тем самым вытеснил из производства и эксплуатации энергоемкие поршневые насосы.
