Wiele się nauczyłem na podstawie wszystkich odpowiedzi i być może mój punkt widzenia jest tak oczywisty, że nie można o nim wspominać, ale nie był dla mnie oczywisty i to samo może dotyczyć niektórych innych.
Wydaje mi się, że efekt ścieżek uziemiających nie został przypisany jako przyczyna uszkodzenia napięcia na jednej nodze z powodu utraty neutralnego.
Najwyraźniej w USA używamy systemu uziemiającego TN-CS. Zobacz https://en.wikipedia.org/wiki/Earthing_system, dla którego złamanie przewodu neutralnego stanowi poważne zagrożenie bezpieczeństwa.
Jeśli przewód neutralny zostanie utracony (całkowicie lub częściowo), jedyna lub główna ścieżka prądu powrotnego z panelu (pręty uziemiające) do transformatora (pręt uziemiający) przechodzi przez ziemię, ścieżkę o znacznym oporze (w przeciwieństwie do nienaruszonego neutralnego, który skutecznie zero oporu).
Dla poboru mocy 125 V w domu przepływ prądu z powrotem do transformatora jest różnicą między prądem w dwóch gorących nóżkach. Nierównowaga w dwóch nogach pojawi się jako niezerowy prąd na ścieżce powrotnej. W przypadku utraty neutralnego obwodu o niskiej rezystancji, prąd ten spowoduje różnicę napięcia (V = IR) między prętami uziemiającymi na panelu odbiornika i na transformatorze. Ta różnica napięcia zostanie odjęta od napięcia jednej nogi w domu (tej o wyższym obciążeniu), ale zostanie dodanado napięcia na drugiej nodze (noga obciążona niżej). W związku z tym każdy sprzęt na dolnej obciążonej odnodze będzie wyższy niż połowa różnicy napięcia między nogami. I może wystąpić awaria kaskadowa, ponieważ za każdym razem, gdy ładunek zanika (w wyniku awarii sprzętu) na odcinku o wyższym napięciu, napięcie staje się znacznie wyższe.
EDYTOWAĆ
Bawiłem się nieskończoną siatką modeli rezystorów ścieżki od pręta uziemiającego do pręta uziemiającego na słupie transformatora i dość szybko byłem zakłopotany i upokorzony. @Harper odniósł się do tego w swoim komentarzu.
Przejrzał go i znalazł fajną odpowiedź https://www.mathpages.com/home/kmath669/kmath669.htm (Odpowiedź na problem opisany w kreskówce w komentarzu @Harpera wynosiłaby -0,5 + 4 / pi = 0,773 Om.)
Ta analiza strony matematycznej daje wzór na rezystancję między dwoma punktami na przekątnej oddzielonymi m krokami po przekątnej, jak:
Rmm = R (2 / pi) (1 + 1/3 + 1/5 + 1/7 +.. + 1 / (2m-1))
Wydaje mi się, że można oszacować opór na stopę gleby, a wtedy liczba stóp w stosunku do słupa wynosiłaby m. Ale moje na wynos jest znaczny opór między prętem uziemiającym domu a opornikiem słupa transformatora.
Mam dwa pręty uziemiające w szeregu i mógłbym odłączyć zewnętrzny od mojego panelu i za pomocą kabli połączeniowych i przedłużacza zmierzyć rezystancję. Nie jestem jednak pewien, czy będę w stanie zmotywować się do tego. Czy ktoś zna opór przez 30 stóp „gleby” (obecnie bardzo mokra gleba Dallas)?
EDIT2 Teraz zdaję sobie sprawę, że musiałbym odłączyć oba pręty uziemiające, aby uzyskać dokładny pomiar i nie chcę tego robić. Na moim podwórku z dala od domu mogłem dźgnąć dwa kawałki odciętego pręta uziemiającego i zobaczyć, jaki opór napotykam między nimi.
EDYCJA 3
Wyszedłem i wbiłem dwa 18-calowe kawałki pręta uziemiającego 1 metr w ziemię w odległości 30 stóp od siebie na naszym bardzo mokrym podwórku. Użyłem przedłużacza 50 'jako przedłużenia przewodów testowych mojego nowego multimetru Fluke 115 true rms w trybie rezystancji. Oczywiście jest to pomiar prądu stałego i ilościowo bez znaczenia, ale po prostu raportuję, co otrzymałem. Ktoś musi wiedzieć, jaki powinien być prawidłowy wynik.
Pierwsza wartość, która pojawiła się na wyświetlaczu, wynosiła ~ 40 omów, a ta wzrosła w ciągu ~ 10 sekund do ~ 120 omów. Widzę, że omomierz prądu stałego nie da znaczących wyników dla 60 Hz ac, ale po prostu informuję o tym, co otrzymałem. Zgaduję, że impedancja ~ 2 omów do 20 omów przez 60 Hz.
EDIT4
Rezystancja wzdłuż przekątnej w nieskończonej siatce 2-D rezystorów R została wspomniana powyżej
Rmm = R (2 / pi) (1 + 1/3 + 1/5 + 1/7 +.. + 1 / (2m-1)).
Suma odwrotności nieparzystych liczb całkowitych (czyli nieparzystych szeregów harmonicznych) nie zbiega się, gdy m wzrasta do coraz większej m. Dla m> 5 i stopniowo coraz lepiej dla m> 10 suma tej serii asymptotycznie zbliża się do funkcji logarytmicznej
gamma / 2 + Ln (2) + (1/2) Ln (m), gdzie gamma jest stałą Eulera (lub Eulera-Mascheroniego) ~ 0,57722, więc
0,57722 / 2 + 0,69315 + (1/2) Ln (m) = 0,98176 + (1/2) Ln (m).
Testowanie tego dla m = 7
Suma daje: 1 + 1/3 + 1/5 + 1/7 + 1/9 + 1/11 + 1/13 = 1,9551
Wzór logarytmiczny daje 0,98176 + 0,5 Ln (7) = 0,98176 + 0,97296 = 1,9547, a wzór logarytmiczny staje się coraz bliższy jako m>.
Zatem opór wzdłuż przekątnej m stopni po przekątnej jest przybliżony o
Rmm = ~ R / pi (1,9635 + Ln (m)), gdzie m będzie liczbą kroków po przekątnej między dwoma węzłami.
Widzimy więc, że rezystancja między prętem uziemiającym domu a prętem uziemiającym transformatora jest logarytmiczną funkcją zwiększającą odległość. Oznacza to, że jest to bardzo powoli rosnąca funkcja odległości.