¿Por qué la industria eléctrica en general genera la energía de forma trifásica; por qué no 4,5,6 o más fases?

Primero hay que responder por qué la energía se genera de forma trifásica.

La mínima cantidad de conductores para entregar potencia constante en corriente alterna es tres, mediante tres fases en la que los voltajes tienen una forma sinusoidal con un desfase entre ellas de 120°.

Esto corresponde a tres voltajes

VA=sin(ωt)VA=sin⁡(ωt)

VB=sin(ωt−2π/3)VB=sin⁡(ωt−2π/3)

VC=sin(ωt+2π/3)VC=sin⁡(ωt+2π/3)

La suma de los cuadrados de estas funciones (que representa la potencia) es una constante igual a 1,5

Con dos conductores se puede entregar una potencia pulsante, pero no constante en el tiempo. Esto es muy importante para los generadores y para los motores, que entonces se verían sujetos a vibraciones innecesarias.

Bien, ahora pasemos a 4, 5 o 6 fases.

Si bien una carga multifásica, por ejemplo un motor o un calentador se podría construir con más elementos pero más pequeños, no se tiene ningún ahorro en la cantidad de conductores que se necesitan para alimentar la carga. La sección de cada conductor se divide entre n, el número de conductores, pero se necesitan entonces n conductores, así que n/n da 1 y no hay ningún ahorro.

Por otro lado, supuse que tener n elementos tendría el mismo costo, pero no es así. Por ejemplo, véase esta imagen de una subestación eléctrica:

https://instrumentationtools.com/advantages-disadvantages-air-insulated-substation/

Cada conductor de una línea de transmisión necesita: aisladores de suspensión, aisladores de amarre, transformadores de corriente, transformadores de tensión, interruptores y transformadores, relés y equipos de protección y control.

El costo de estos equipos, con la excepción de los transformadores de potencia, depende del nivel de aislamiento (la tensión a la que opera la subestación, por ejemplo, 115 kV) y no de la capacidad de potencia transmitida. Es decir, que teniendo 4 o 5 o 6 más fases tendríamos el costo de 4/3, 5/3 y 6/3 = hasta dos veces el costo del sistema de 3 fases. Aparte de ello, se tiene también un aumento de la complejidad de operación de los equipos.

Por ello no se usan más de tres fases en la generación de energía eléctrica.