Не смотря на сложность, эти регуляторы не были достаточно надёжными в работе и не обеспечивали плавного регулирования. Обычным методом присоединения регулирующих электромагнитов к цепи было последовательное включение, то есть один и тот же ток проходил по обмотке электромагнитов и через дугу (такие регуляторы назывались «последовательными»). Параллельное включение дуговых ламп не применялось, потому что в этом случае дуга должна была действовать при полном рабочем напряжении генератора (100—110 вольт), в то время как для горения дуги требовалось напряжение 35— 55 вольт, создаваемое при последовательном включении.
Между тем дуговые лампы с регуляторами последовательного типа должны были находиться в цепи, питаемой отдельным генератором. Если в одну цепь включить последовательно две или более дуговых ламп, то они будут друг другу мешать, цепь разомкнётся и свет погаснет. Чиколев вносит в конструкцию регулятора для дуговых ламп существенные усовершенствования; он исключает ряд деталей устройства и вводит параллельно в схему второй электромагнит, через обмотку которого могла проходить небольшая часть тока, питавшего электрическую дугу. Работа регуляторов в дуговой лампе, как известно, происходила следующим образом. Последовательный регулятор действовал так, чтобы стабилизировать силу тока в цепи; параллельно включённый регулятор мог регулировать напряжение на дуге.
Чиколев решил, что совместное действие обоих таких регуляторов должно привести к стабилизации не только силы тока и напряжения на дуге, но и сопротивления дуги. Если совместную работу двух электромагнитов осуществить так, чтобы действие одного было по направлению противоположно действию другого, то получится «дифференциальная» система регулирования, при которой может быть получена автономная стабилизация режима для каждой лампы, независимо от того, будут ли в данную цепь включены ещё какие-либо другие лампы. Таким образом, при помощи дифференциального регулятора Чиколеву удалось впервые в истории электротехники решить важную техническую проблему, которая в то время называлась «разделение электрического тока» или «дробление электрического света».
Чиколев успешно пристроил дифференциальный регулятор к лампе Фуко (1869 г.), а затем в 1871 г. спроектировал дуговую лампу с дифференциальным регулятором, в которой в качестве регулирующего органа был применён маленький электродвигатель.
Экземпляры такой дуговой лампы изготовлялись в Москве в мастерской физических приборов П. Н. Яблочкова и Н. Г. Глухова. Вскоре (1874 г.) Чиколев продемонстрировал новую усовершенствоя ванную модель такой лампы на заседании физического отделения Общества любителей естествознания, антропологии и этнографии
Эта лампа имела кольцевой якорь, который мог вращаться под действием поля одного электромагнита, например, по направлению вращения часовой стрелки, а под действием поля другого электромагнита — в противоположном направлении. Один электромагнит имел обмотку возбуждения, включённую в цепь последовательно, а другой — обмотку возбуждения, включённую параллельно. Таким образом, в этой конструкции был использован принцип дифференциального действия. На одной половине оси кольцевого якоря была сделана правая нарезка, а на другой половине — левая. При вращении якоря в одном направлении происходило сближение углей, а в другом — их разведение.
В 1876 г. генерал В. Ф. Патрущевский передал Главному артиллерийскому управлению описание и чертежи дифференциальной дуговой лампы Чиколева фирмы «Сименс и Гальске» был передан заказ на изготовление такой лампы.
Только в 1880 г. появилось описание дифференциальной лампы Чиколева в технической периодике. Во французском журнале «La lumiere electrique» 1 мая 1880 г. было дано подробное описание дифференциальной лампы Чиколева.
А через две с половиной недели после этого, 19 мая, немецкий предприниматель 3. Шуккерт подал в Германии заявку на конструкцию, совершенно сходную во всех отношениях с лампой Чиколева. Шуккерт получил германский патент, а Чиколеву Германское патентное ведомство по этой причине отказало в выдаче патента. В результате полемики, развернувщейся в технической прессе, выяснилось, что Шуккерт не имеет оснований отрицать тождество своей лампы с лампой Чиколева. В своё оправдание Шуккерт привёл малоубедительный довод, что он не знает французского языка, на котором была описана лампа Чиколева.
В 1871 г. Чиколев построил оригинальную гальваническую батарею ящичного типа; она не имела стеклянных или других хрупких частей, для её действия требовалась не кислота, а медный купорос и вода.
Владимир Николаевич Чиколев был одним из организаторов Всероссийской политехнической выставки 1872 г. и вместе с тем одним из экспонентов: среди представленных им на выставку экспонатов были упомянутая выше ящичная гальваническая батарея, дуговая лампа, электропривод к швейной машине в виде миниатюрного электродвигателя и др.