Артиллерийское ведомство в те годы особенно интересовалось освещением на дальние расстояния. Для этой цели применялись разные пиротехнические приспособления. Таким образом, Чиколев, выпустивший даже специальный труд по пиротехнике, был близок к задачам, интересовавшим артиллеристов. Но еще больше сближали с ними Чиколева его работы с мощными электрическими дуговыми источниками света, начатые им еще в Москве. Уже в 1869 г., будучи в Москве, Чиколев начал работать над усовершенствованием единственных существовавших тогда электрических дуговых ламп Фуко и Серрена. Для этих усовершенствований Чиколев применил принцип дифференциального действия двух обмоток, включаемых в цепь лампы, одна последовательно с угольными электродами лампы, другая параллельно.
Первый экземпляр усовершенствованной Чиколевым лампы был построен в Москве в 1873 г. в мастерской, только что организованной Яблочковым. В 1877 г. Чиколевым для артиллерийского ведомства было построено еще 5 усовершенствованных ламп.[23] В дальнейшем Чиколев продолжал развивать идею «дифференциальных регуляторов» и к 1879 г. построил свою получившую широкую известность дифференциальную дуговую лампу.
Идея дифференциальной лампы Чиколева была тесно связана с проблемой, которая очень интересовала его, как и всех электриков того времени, — с проблемой «дробления света», т. е. с проблемой питания ряда светильников от одного общего источника тока.
Все известные в то время дуговые регуляторы требовали каждый для своего питания отдельного генератора (машины, батареи). При включении в цепь нескольких регуляторов механизмы их не могли поддерживать ровного горения ламп. Дуги в каждой лампе получались различной длины, а в некоторых угли даже соприкасались. С этим недостатком регуляторов и боролся Чиколев. Ему пришла идея использовать дифференциальное действие двух электромагнитных механизмов, из которых один стремился бы укоротить дугу, другой, наоборот, удлинить. Чиколев перепробовал последовательно ряд конструкций и пришел к той, которая полностью решала вопрос.
Вопрос о приоритете в изобретении дифференциального регулятора возбудил большие прения, так как на этот приоритет претендовала германская фирма Шуккерт в Нюрнберге, получившая на дифференциальную лампу привилегию в Германии. Чиколев энергично доказывал свой приоритет. Из полемики выяснилось, между прочим, что фирма Шуккерт была вообще не очень щепетильна в своих действиях и что за ней числится уже попытка присвоения изобретения Грамма. В этом должен был признаться и сам Шуккерт. В вопросе о присвоении изобретения Чиколева Шуккерт в свое оправдание мог только сказать, что он не знал об изобретении Чиколева, опубликованном на французском языке, которым он плохо владеет. Оправдание довольно наивное, так как описание лампы Чиколева было помещено в 1880 г. в журнале «La Lumiere Electrique», имевшем в этот период мировое распространение. В своем письме редактору этого журнала Чиколев с негодованием говорит о поведении Шуккерта: «Всем известно, что г. Шуккерт в Нюренберге, сделав ничтожное изменение в фасоне катушек динамоэлектрической машины Грамма с постоянным током, выдает таковую за самостоятельное свое изобретение. В настоящее время я могу заявить о следующем поступке того же г. Шуккерта, каковому, всякий прочитавший мое заявление, сам даст приличное название. В Вашем многоуважаемом журнале от 1 мая 1880 г. была описана моя дифференциальная лампа, а 19-го того же мая, т. е. через несколько дней по получении г. Шуккертом этого номера «La Lumiere Electrique», он подал просьбу о выдаче ему привилегии в Германии на изобретенную им лампу, которая есть небольшое изменение моей. Что это действительно верно, подтверждается только что полученным мною отзывом германского Патентамта, в котором он отказывает в выдаче мне привилегии, потому что моя лампа тождественна с Шуккертовой, а прошение последнего поступило раньше моего. Конечно, мне весьма легко уничтожить патент Шуккерта, но я должен на это терять время и деньги, а пока же не считаю себя в праве умолчать о таком случае перед электриками и предостеречь их от подобных недобросовестных проделок».
Попытки Шуккерта опровергнуть обвинения Чиколева успеха не имели, но все же Чиколев германского патента не получил, и дифференциальные лампы, получившие широкое распространение, стали более известны под именем ламп Сименса, по имени готовившей их германской фирмы.
В действительности, как было уже сказано, Чиколев, начавший работать над дуговыми лампами еще в 1865 г., уже в 1869 г. применил идею дифференциальных обмоток к усовершенствованному им регулятору Фуко. Результаты своих работ над регуляторами для дуговых ламп Чиколев тогда резюмировал следующим образом:
«Таким образом я пришел к заключению, что при построении пригодных для практического употребления ламп нужно руководствоваться следующими тремя основными принципами:
1) Регулирование расстояния между концами углей нужно производить без пружины, при помощи ответвления части тока, помимо вольтовой дуги.
2) Работу сдвиганья и раздвиганья углей поручить особому ответвлению того же тока, служащего и для освещения, чтобы и скорость движения углей была пропорциональна силе тока, служащего для образования вольтовой дуги.
3) Желательно, чтобы эта скорость движения углей была в известные моменты пропорциональна происшедшему нарушению в расстоянии между углями, т. е., чтобы в тех случаях, когда нужно подвинуть угли на большую величину, эта скорость была больше той, когда это требуется в незначительных размерах».
На основании этих принципов Чиколевым была разработана еще в 1873 г. особая конструкция дифференциальной лампы, которая и была выполнена в московской мастерской Яблочкова. Не удовлетворившись работой этой лампы, хотя она давала при испытаниях весьма положительные результаты, Чиколев построил в 1874 г. новый тип лампы, изображенной на фиг. 25. В этой лампе маленький электродвигатель, вращаясь в ту или другую сторону, сдвигал или раздвигал угли.
Электродвигатель возбуждался двумя электромагнитами, причем через обмотку электромагнита Е проходит главный ток, питающий вольтову дугу, а через обмотку второго электромагнита Е' — ток, ответвленный от зажимов угольных электродов. Обмотка якоря включается параллельно с электромагнитом Е. Обмотки и сопротивления подгоняются так, чтобы при определенной длине дуги противоположное действие на якорь обеих обмоток уравновешивалось. При удлинении дуги преобладающее действие получала бы ответвленная обмотка, двигатель начинал бы вращаться в сторону сближения углей. При слишком сильном сближении преобладало бы действие электромагнита Е и электродвигатель, вращаясь в обратную сторону, раздвигал бы угли до тех пор, пока не восстанавливалось бы равновесие действия обоих электромагнитов. Описанная лампа Чиколева и была первой дифференциальной лампой, получившей практическое применение и решившей практически вопрос о возможности как последовательного, так и параллельного включения нескольких дуговых ламп в цепь общего генератора.
В дальнейшем лампа Чиколева получала очень много видоизменений, предлагавшихся как самим Чиколевым, так и другими изобретателями. Так, электродвигатель заменился катушками и разного рода рычажными механизмами, сближавшими и раздвигавшими угли и т. п., но принцип дифференциального включения двух обмоток и отказа от пружин, предложенный Чиколевым, оставался, незыблемым. Сам Чиколев продолжал изобретать новые конструкции ламп, осуществляя в них все тот же принцип дифференциального действия двух электромагнитных механизмов. Так, в 1882 г. он получил русскую привилегию (№ 7185) на регулятор, изобретенный им еще в 1881 г., в котором два электродвигателя, включенные дифференциально, действовали на угледержатели, сводя или разводя угли. Через год, в 1883 г., он получил другую русскую привилегию (№ 26101 на регулятор, тоже дифференциальный, но в котором электродвигатели были заменены электромагнитами, действовавшими на угледержатели через рычажные механизмы.
Повидимому, денежные обстоятельства Чиколева в этот период были не блестящи, так как привилегии он брал не на одно свое имя, но на два имени, свое и компаньонов, как видно по их званиям, снабжавших Чиколева средствами. Компаньоном по первой привилегии был мануфактур-советник Генрих Клейбер, по второй— московский 1-ой гильдии купец Моисей Гольдберг. И после получения этих привилегий Чиколев продолжал работу над усовершенствованием своих ламп, упорно доказывая преимущества ламп с углями, расположенными вертикально один над другим, перед свечами Яблочкова, в которых угли помещались рядом (параллельно).
«Параллельное положение углей, — пишет Чиколев, — имеет за собой наглядную простоту. Противоположное (т. е. помещение одного угля над другим) имеет следующие практические качества:
